WO2008019710A1 - Vorrichtung zur stimulation mittels elektrischer und magnetischer felder sowie feld-applikatoren hierfür - Google Patents

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WO2008019710A1
WO2008019710A1 PCT/EP2006/065839 EP2006065839W WO2008019710A1 WO 2008019710 A1 WO2008019710 A1 WO 2008019710A1 EP 2006065839 W EP2006065839 W EP 2006065839W WO 2008019710 A1 WO2008019710 A1 WO 2008019710A1
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field
frequency
stimulation
magnetic
electric
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PCT/EP2006/065839
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Stewart Penny
Manfred Krauss
Roland Fischer
Werner Schmidt
Mario MÖBIUS
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Goldenrule (Aust) Pty Ltd.
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Publication date
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    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
    • A61N2/006—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy for magnetic stimulation of nerve tissue
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents

Definitions

  • the invention relates to a device for stimulation by means of electric and magnetic fields and field applicators therefor.
  • FIG. 1 shows the hitherto known main frequency ranges of physical stimulations.
  • the amplitude spectrum derived from the earth magnetic field measurements by Fournier showed a resonance point at the Schumann or EEG ⁇ frequency 10 Hz. However, dominated were vibrations with the period of 4.5 seconds, which corresponds to a frequency of 0.22 Hz.
  • the entire sympathetic [0.05 ... 0, 15 Hz] or parasympathetic [0, 16 ... 0.30 Hz] frequency range in the form of a pass through the externally impressed stimulation frequency in succession in an arbitrarily fine graduation (wobbled, swept).
  • levels of these ranges 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09; 0, 1; 0, 11; 0, 12; 0, 13; 0, 14, 0, 15 Hz and 0, 16, respectively; 0, 17; 0, 18; 0, 19; 0.20; 0.21; 0.22; 0.23; 0.24; 0.25; 0.26; 0.27; 0.28; 0.29 and 0.30 Hz.
  • 30 seconds are sufficient as the respective stimulation time.
  • the mean values of 0.1 Hz (sympathetic, blood pressure period, grape-herring oscillation) and 0.23 Hz (respiratory, parasympathetic) are impressed on the autonomic nervous system by about 4 minutes longer.
  • the invention continues to be a continuous metrological detection of blood pressure or respiratory period and a constant comparison with the corresponding setpoints 0, 1 or 0.23 Hz.
  • Based on control engineering process is by the stimulation of the nervous system with an alternating electric or magnetic energy an attempt is made to approximate the measured actual values to the optimum target values.
  • This is realized according to the invention, as coupled with alternating fields that contain these frequencies or frequency ranges around 0, 1 and 0.23 Hz, the human autonomic nervous system is stimulating controllable.
  • the FeId Applikatorsystem is designed for the upper body area, that sets a concentration of the magnetic flux in the upper body of the subject (central nervous system area). Also adapted to the physiological conditions in humans, the associated applicator system is realized for the lower half of the body so that the distribution of the field energy to both leg areas whose centers have a certain distance, and thus results in two field strength maxima.
  • the electric field component is understood to mean an electric field generated between the head and foot regions.
  • This E-field stimulates potential differences in contrast to the magnetic field.
  • a field applicator according to the invention is equipped with a combination of a magnetic field generating coil assembly and an electric field generating electrode assembly.
  • the electric field generating electrode can be designed simultaneously as a magnetic field generating coil.
  • this control frequency is superimposed on selected frequencies of the EEG range as well as on m frequencies which produce biochemical reactions.
  • an aggregation of erythrocytes occurring in the dark field of the blood is resolvable, above all, by frequencies in the range of approximately 250 to 1500 Hz.
  • a Fourier series with the fundamental of about 250 Hz and the harmonics of about 500, 750, 1000, 1250, 1500,... Hz was determined as the optimum relationship if the amplitudes of these harmonics determine the relative proportions Vi, Y 3 , ⁇ k, 1/5, 1/6 ... and a total signal phase shift of 180 ° is realized.
  • the signal thus generated is superimposed on the known frequencies of the EEG range and the corresponding control frequency of the autonomic nervous system. Since the erythrocytes, in particular their membrane, represent a vibration system and the optimal frequency (resonance frequency) is about 1 kHz, such an erythrocyte separation can be adjusted by resonance effect on the membrane. In the case of (pathological) erythrocyte aggregation, the flow properties of the blood deteriorate. Furthermore, due to an occurring damping, the resonance frequency of this system is reduced, as is known from the theory of (linear) systems. According to the invention, the possible frequency detuning of the blood cells is counteracted in that the frequency components contained in the signal are traversed in a defined bandwidth, that is to say oscillate to a small extent around a center frequency.
  • the fields intended for the stimulation are generated via a special device for generating the fields.
  • This device converts the electrical signals generated in the signal generating device into the energy forms intended for the stimulation.
  • various devices in the form of simple electric coils, integrated in a mat applicator known.
  • various electric coils are arranged so that they use a predominantly magnetic field-induced field for application. Since the operation of the device takes place at frequencies below 1 MHz, almost no electric fields are generated by the known device.
  • the balance of electric and magnetic fields known from electromagnetics only sets in at a distance far above the wavelength, which is still about 300 m even at a frequency of IMHz. Accordingly, in the immediate field of application of the device, the known devices produce virtually no electrical field component.
  • stimulation is particularly effective in the combination of electric and magnetic fields.
  • Figure 2 shows a simple device for generating an electric field combined with a magnetic field by converting electrical signals, the electric field following the magnetic field
  • FIG. 3 shows an expanded circuit of the device for generating an electric field combined with a magnetic field, wherein the electric field can be controlled independently of the magnetic field,
  • FIG. 4 shows an expanded device for generating an electric field combined with a magnetic field
  • FIG. 5 shows a special embodiment of the device for generating an electric field combined with a magnetic field
  • FIG. 6 shows the distribution of the electric field between the upper and the lower coil in an arrangement according to FIG. 3
  • 7 shows the distribution of the electric field between a voltage electrode and a coil system in an arrangement according to FIG. 4 or 5
  • FIG. 6 shows the distribution of the electric field between the upper and the lower coil in an arrangement according to FIG. 3
  • 7 shows the distribution of the electric field between a voltage electrode and a coil system in an arrangement according to FIG. 4 or 5
  • FIG. 6 shows the distribution of the electric field between the upper and the lower coil in an arrangement according to FIG. 3
  • 7 shows the distribution of the electric field between a voltage electrode and a coil system in an arrangement according to FIG. 4 or 5
  • FIG. 6 shows the distribution of the electric field between the upper and the lower coil in an arrangement according to FIG. 3
  • 7 shows the distribution of the electric field between a voltage electrode and a coil system in an arrangement according to FIG. 4 or 5
  • FIG. 6 shows the distribution of the electric field between the upper and the lower coil in an arrangement according to FIG. 3
  • FIG. 8 the course of the magnetic flux density over a coil arrangement adapted to the physiological conditions
  • FIG. 9 shows an embodiment of the device for generating an electric field combined with a magnetic field based on the embodiment according to FIG. 5, FIG.
  • FIG. 10 shows a simple device for checking the functioning of the device for test subject stimulation by means of special electric and magnetic fields and optimized field applicators
  • FIG. 11 shows the characteristic course of peripheral perfusion parameters, derived with the noninvasive NIRP method from the measurement site of the fingerstick in a 40-year normal subject, when changing the E-field component of a stimulation program "Vitality" as an exemplary embodiment
  • FIG. 12 shows an oscillation period of the low-frequency sympathetic (a) and parasympathetic (b) control frequency as the base oscillation of a corresponding stimulation program
  • FIG. 13 shows the periodic course of the defined higher-frequency IIS function i IIS (t) [iis ... ion injection signal] with the period of 4 ms ⁇ 250 Hz and the frequencies 250, 500, 750, 1000 and 1250 Hz, if the respective amplitudes of these vibrations have the relative proportions 1, Vi, Y 3 , VA 1 1/5, 1/6,
  • FIG. 14 shows as a generalized embodiment a result of blood-darkfield recordings made in a 55-year-old diabetic patient before, after 2, 4 and 12 minutes of stimulation with the IIS function i IIS (t) according to FIG.
  • FIG. 15 shows characteristic oscillation frequencies which are superimposed on the parasympathetic control frequency of 0.25 Hz for a stimulation program "Relax" as exemplary embodiment: a) Basic oscillation 0.25 Hz with a relative amplitude of 50% and a relax reference frequency (EEG Delta) Frequency) of 2 Hz at 100% amplitude, b) EEG alpha frequency of 10 Hz with 50% and 100 Hz with 40% to the reference signal (reference frequency) of 2 Hz, c) total signal from addition of a) and b) as well of i IIS (t) [see Figure 13] for the stimulation time of 4 s, which corresponds to the period of the base oscillation of 0.25 Hz ⁇ 4 s,
  • FIG. 16 shows characteristic oscillation frequencies which are superimposed on the parasympathetic control frequency of 0.25 Hz for a stimulation program "Vitality" as exemplary embodiment: a) Vitality reference frequency of 10 Hz (EEG alpha frequency) with 100% amplitude component and 100 Hz with 40% amplitude component, b) total signal from addition of a) as well as 0.25 Hz (50% amplitude component, see Figure 12) and of i IIS (t) [see Figure 13] for the stimulation time of 4 s, the Period of the base oscillation of 0.25 Hz ⁇ 4 s, and
  • FIG. 17 shows characteristic oscillation frequencies which are superimposed on the sympathetic control frequency of 0.1 Hz for a stimulation program "Performance" as exemplary embodiment: a) Performance reference frequency of 10 Hz (EEG alpha frequency) at 100% amplitude component and 20 Hz at 70 ° % Amplitude and 100 Hz with
  • the apparatus of Figure 2 is characterized in that the applicator of two coil systems 20 and 30 is constructed, which are spatially arranged so that on the one hand, a concentration of Magnetic fields to different areas of the impact is achieved, on the other hand, but also a potential difference between the coils leads to the establishment of a specific electric field.
  • the potential difference is generated by the voltage drop across a resistor 40 connected between terminal 22 and terminal 31.
  • This wiring ensures that the electric field follows the magnetic field. If a direct current (DC component) is superimposed on the current for generating the magnetic field, the formation of a constant E field is additionally achieved.
  • DC component direct current
  • two coil systems 20 and 30 with the terminals 21 and 22 for the coil system 20 and the terminals 31 and 32 for the coil system 30.
  • a current 51 is fed into the coil systems such that the current first Coil 20 flows through, then via a resistor 40 which is connected between the terminals 22 and 31, is conducted into the coil system 30 and then flows back via the terminal 32 to the power source.
  • the effect of the electric field is created by the voltage drop across the resistor, so that between the coil system 20 and 30, an electrical potential difference is built up.
  • the current flow in the coil systems in turn generates the effect of the magnetic field.
  • the current 51 is modulated by the current source 50 in the intensity with the frequencies described above, so that the electric and magnetic fields in the manner described can exert their effect.
  • FIG. 3 shows an extension of the functional ity of the example of Figure 2 by a modified circuit.
  • FIG. 3 shows in detail: Two coil systems 20 and 30 with the connections 21 and 22 for the system 20 and 31 and 32 for the system 30.
  • the current sources 50 generate a current modulated according to the target position into the one coil system shown here System 30, fed.
  • the current source 51 also feeds a current into the system 20 and generates in the area of action of this coil system a second magnetic field, which can also be controlled by the separate current source independently in intensity or frequency composition of that of the first coil system.
  • an electrical potential difference is generated with a voltage source 60, so that an electric field can form between the two coil systems.
  • This mat applicator arrangement has two advantages. On the one hand, one is largely free in the design of the magnetic field generating coil system and can be based on the optimal application target position.
  • the electric field can be optimized in the same way, so that both fields can be pronounced independently of each other.
  • Another advantage over the arrangements according to FIGS. 2 and 3 is the concentration of the electric field on the one side of the applicator from which the application originates. The rear side of the same shields the electric field, so that on the one hand no interference can occur, for example, by electrical lines below the mat applicator.
  • Figure 4 shows a coil system 20 with the terminals 21 and 22, which can be constructed in a simple manner in a plane which is embedded for example in a mat.
  • an electrode 30 is arranged, which can be closed in area or covered by individual conductive paths covering a surface.
  • the magnetic field controlling current source 51 feeds the controlling current into the terminals 21 and 22.
  • the electric field controlling voltage source 60 generates a controlled potential between the electrode 30 and the coil system 20.
  • Figure 5 shows a specific embodiment of the device for generating an electric field combined with a magnetic field, wherein the coil system is designed so that a field distribution adapted to the physiology of the animal, which may be both a human and an animal, arises.
  • Figure 5 shows the coil system between the terminal 21 and 22 consisting of the sub-coils 201 and 202 and 203. Furthermore, an electrode 30 is shown for the electric field.
  • the arrangement of the coils 201 and 202 is made such that the current flows through them in the opposite direction. That is, the magnetic field is concentrated in the middle, as can be seen from the diagram of the field strength distribution in FIG. 8, section A-A.
  • the arrangement of the coil 203 is made such that the strong magnetic field formation over the lateral coil conductors optimally comes into effect under the extremities, as the diagram of the field strength distribution in FIG. 8 shows section B-B.
  • the effect of the voltage electrode is shown in FIG. 7 as a field line diagram in section C-C.
  • FIG. 3 Shown are the field lines, which form between a positive potential, for example, of the coil 20 and a correspondingly negative potential of the coil 30. Evident is the symmetrical training up and down.
  • FIG. 7 shows the field lines of an electric field which is established between an example positive electrode and the correspondingly negative coil system.
  • the lines each connect the positive, bright side to the negative, dark side of the potential.
  • FIG. 8 shows the course of the magnetic flux density over a coil arrangement adapted to the given physiological conditions, the diagram of the solid line showing the course in the region of the section BB (see FIG. 5) and the broken line the course in the region of the section AA (FIG. see Figure 5). Visible is the concentration of the field strength in the section A-A on the central region, which is preferably arranged in the region of the spine, and the distribution of the field strength maxima on two sides, so that this arrangement is preferred for the extremities.
  • Figure 9 shows an embodiment of the device for generating an electric field combined with a magnetic field based on the embodiment of Figure 5, wherein the coils 201, 202 and 203 only consist of a flat, flat current loop.
  • These flat, parallel current paths can be integrated, for example, in a mat applicator by the interconnects are incorporated by electrically conductive yarns in weft and / or chain.
  • the interconnects are connected in such a way that a coil system adapted to the given physiological conditions arises, wherein each of the coils of the system consists of only a single current loop.
  • the current for generating the magnetic field is introduced by the current source I in the terminal b. After the current flows through the coils 202 and 201, it is forwarded to the coil 203 in the lower region and then fed via the terminal c to the power source again. With the voltage source U is between the electrode 30 and the coil system 201, 202, 203 generates an electric field by connecting the voltage via the terminal a to the electrode 30 and via the terminal c to the coil system.
  • connection cable with the conductors a, b and c is designed so that the current-carrying lines a and b are twisted and the line c as a shield over the lines a and b is drawn.
  • the arrangement of the coils is preferably carried out in such a way that the coils 201 and 202 obtains their effect in the region of the spine of a human or possibly a vertebrate and the coil 203 reaches its effect in the region of the extremities, in particular of the legs.
  • the distance between the upper and lower coils can be made variable.
  • the spacing of the longitudinal current paths in the coil 203 is to be adapted to the distance of the legs, so that the maxima of the magnetic flux density recognizable in FIG. 8, section B-B, can optimally stimulate the nerve tracts as well as the peripheral blood vessels in the limbs.
  • Figure 10 shows a simple device for checking the operation of the device for generating a combined electric and magnetic field with the underlying frequencies for the desired effect.
  • This device includes a coil 100 that forms, with the capacitor 200, a resonant circuit that is responsive to a characteristic frequency of the signal mix of the i IIS signal, e.g. B. 1000 Hz, is tuned and thus not detected 50 Hz noise and other signals.
  • the detector 300 in the simplest case a diode, generates from the alternating voltage induced in the oscillating circuit by the stimulus signal a control signal which is possibly amplified by the amplifier 400.
  • the control signal is indicated by means of an indicator 500, which in the simplest case may be a light-emitting diode, but which may also have several display states.
  • a generalized device realized in such a way that in addition to the device for checking the operation of the device for generating a combined electric and magnetic field with the underlying basis for the intended effect frequencies and in parallel via a separate system coil / Resonance circuit, the detection of 50 or 60 Hz - interference is possible.
  • FIG. 12 shows a period of oscillation of the low-frequency sympathetic (a) and parasympathetic (b) control frequency as the base oscillation of a corresponding stimulation program.
  • the sympathetic (0, 1 Hz ⁇ 10 s oscillation period) and parasympathetic (0.25 Hz ⁇ 4 s oscillation period) base oscillation are superimposed corresponding higher-frequency oscillations, as shown in Figures 13 and 15 to 17.
  • the IIS function i IIS (t) according to FIG. 13 is superimposed on the stimulation programs, specifically the control frequencies 0, 1 and 0.25 Hz as well as corresponding EEG frequencies and the frequency 100 Hz in order to dissolve and improve especially occurring (pathological) erythrocyte aggregations To achieve blood flow properties.
  • FIG. 14 shows how the erythrocytes separate under stimulation with the IIS function i IIS (t) according to FIG. 13, after apparent pathological erythrocyte aggregation before the stimulation templates. It has been recognized according to the invention that, in the case of a stimulation, initially only such an IIS signal is to act for approximately 4 minutes, then the stimulation application program is to be activated (see Figures 15 to 17).
  • the frequency of 2 Hz represents a typical EEG-delta frequency for the stimulation program "Relax” and highly significant changes in insomnia occur at such delta frequencies
  • the lOHz fields also highly significant results, inter alia, in immunobiological reactions, edema inhibition, weather sensitivity, improving the ability to concentrate, general performance improvement before.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stimulation mittels spezieller elektrischer und magnetischer Felder sowie optimierter Feld-Applikatoren. Abgeleitet aus der Physiologie des Menschen wird das autonome / vegetative Nervensystem, speziell seine Komponenten Sympathikus und Parasympathikus, durch Signale der Frequenzbereiche 0,05...0, 15 Hz bzw. von 0, 15...0,30 Hz steuerbar. Letztere stellen neben weiteren Komponenten integrale Bestandteile entsprechender modularer physikalischer Herz-Kreislauf-Stimulationsprogramme dar. Durch Addition von charakteristischen Sinusschwingungen einschließlich einem positiven oder negativen E-FeId zwischen Kopf- und Peripherie-Bereich von Mensch und Tier, dabei mit der entsprechenden niederfrequenten sympathischen oder parasympathischen Steuerfrequenz als Basisschwingung sowie anwendungstypischen EEG-Frequenzen und höherfrequenteren Sinusschwingungen im Bereich von ca. 250 bis 1500 Hz, lassen sich charakteristische Stimulationsprogramme modular zusammenstellen. Dabei wird die Einkopplung der Informationsparameter für Sympathikus und Parasympathikus mittels physikalischer Stimulation im Bereich des Rückenmarks als wesentliche Komponente des Zentralnervensystems dergestalt vorgenommen, dass die Feld-Applikatoren so realisiert werden, dass sich im Oberkörperbereich eine Konzentration des magnetischen Flusses, der von einem Matten-Applikator erzeugt wird, in der Körpermitte einstellt und ebenfalls unter Zugrundelegung der physiologischen Verhältnisse in der unteren Körperhälfte das zugehörige Matten-Applikator-System so realisiert wird, dass die Verteilung der Feldenergie auf beide Beinbereiche erfolgt und sich somit zwei Feldstärke-Maxima ergeben. Um den Vorteil der Stimulation über die elektrischen Potentiale mit dem Eintrag der Magnetfeld-Wirkungen zu kombinieren, wird ein Feld-Applikator mit einer Kombination aus einer magnetfelderzeugenden Spulenanordnung und einer das elektrische Feld erzeugenden Elektrodenanordnung ausgestattet. Hierbei kann die das elektrische Feld erzeugende Elektrode gleichzeitig als magnetfelderzeugende Spule gestaltet werden.

Description

Vorrichtung zur Stimulation mittels elektrischer und magnetischer Felder sowie Feld-Applikatoren hierfür
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stimulation mittels elektrischer und magnetischer Felder sowie Feld-Applikatoren hierfür.
Wenn biologische Vorgänge durch natürliche elektromagnetische Felder verursacht und beeinflusst werden, wie es u. a. von König [Unsichtbare Umwelt. Der Mensch im Spielfeld elektromagnetischer Kräfte. Eigenverlag Herbert L König, München 1986], Marino [Modern Bioelectricity. Marcel Dekker New York and Basel 1988] und Krauß [QRS-Magnetfeldtherapie - Gegenwart und Zukunft (Plenarvortrag); Tagungsband „QRS-Magnetfeldtherapie - Gegenwart und Zukunft. 1. Internationales Symposium Quantenmedizin in Forschung und Praxis. Darmstadt/Weiterstadt 2. April 2001; „Die natürlichen elektromagnetischen Signale in unserer Umwelt und deren Simulation als QRS®-Magnetfeldtherapie". Vortrag auf dem Norddeutschen Kongress für komplementäre Medizin, 22.-23.6.2002 Wilhelms- haven sowie „Die Mikrostrom-CellVAS®-Therapie" (Mitteilung des Unternehmens Software + Systeme Erfurt GmbH / Germany 2004)] gezeigt wurde, ist es möglich, mit speziellen Feldern die Natur weitestgehend nachzuahmen und bei Vorliegen eines Defizits damit Mensch und Tier zu stimulieren. In diesem Sinne sind auch die von Itil [Quantitative pharmaco- electroencephalography. Use of computerized cerebral biopotentials in psychotropic drug research. In : Itil, T. M . (Ed .): Modern Problems of Pharmacopsychiatry, Vol. 8: Psychotropic Drugs and the Human EEG. Karger, Basel 1974] sowie Fink [Cerebral electrometry - quantitative EEG applied to human psycho-pharmacology. In : Dolce, G. and H. Kunkel (Eds): CEAN-computerized EEG-Analysis. Fischer, Stuttgart/New York 1975] aufgestellten und u. a. mittels Pharmako-EEG [Herrmann, W. M . und E. Schärer: Das Pharmako-EEG. Grundlagen, Methodik, Anwendung . Landsberg / Lech / Germany: ecomed 1987 (ISBN 3-609-64170-3)] bewiesenen Hypothesen zu bewerten, nach der
• gleiche EEG-Veränderungen (EEG...Elektroenzephalogramm) zu den gleichen Stimulus-Effekten führen bzw.
• gleiche Stimulus-Effekte mit den gleichen EEG-Veränderungen zusammenhängen. Figur 1 zeigt die bisher bekannten Hauptfrequenzbereiche physikalischer Stimulationen.
Fournier [Description des installations dύne Station denregistrement des variations tre ' s rapides du champ magne 'tique terrestre; extrait des Comptes Rendus des seänces de I 'Acade ' mie des Sciences, t. 251, p.671- 673 seänce du Ier aout 1960] berichtet über durchgeführte Erdmagnetfeldmessungen, wo Schwingungen mit einer Variationsbreite der zugehörigen Periodendauern von 30 Sekunden (= 0,03 Hz) bis 0,025 Sekunden (= 40 Hz) ermittelt wurden. Die obere Frequenzgrenze entspricht dabei der des EEG und EKG (EKG...Elektrokardiogramm). König [Unsichtbare Umwelt. Der Mensch im Spielfeld elektromagnetischer Kräfte. Eigenverlag Herbert L König, München 1986] entdeckte, dass mit der Herztätigkeit zusammenhängende Magnetfelder im Frequenzbereich von 0, 1 bis 40 Hz liegen. Demnach ist die obere Frequenzgrenze bei Erdmagnetfeld, EKG und EEG gleich. Dies wird auch für die untere Frequenzgrenze gelten, Arbeiten dazu sind nicht bekannt.
Das aus den Erdmagnetfeldmessungen durch Fournier abgeleitete Amplitudenspektrum zeigte eine Resonanzstelle bei der Schumann- bzw. EEG-α- Frequenz 10 Hz. Dominant waren jedoch Schwingungen mit der Periodendauer von 4,5 Sekunden, die einer Frequenz von 0,22 Hz entspricht. Dieser Wert stimmt mit dem Bereich der menschlichen Atmung bzw. des Parasympathikus als Komponente des autonomen Nervensystems überein, wie bei Schmidt und Thews [Human Physiologie. Second, Completely Revised Edition, Springer Berlin Heidelberg New York 1989] ersichtlich ist. Hiernach liegt die mittlere Atmungsfrequenz des Erwachsenen unter Ruhebedingungen bei 14 Atemzügen / min (= 0,23 Hz), wobei Variationsbreiten von 9 ... 18 / min [= 0, 15 ... 0,3 Hz] auftreten.
Persinger [Possible Cardiac Driving by an External Rotating magnetic Field . Int. J. Biometeor. Vol . 17, No. 3, pp. 263-266, 1973] untersuchte die Möglichkeit der Steuerung der Herztätigkeit bei Ratten durch ein externes mit 0,5 Hz rotierendes Magnetfeld der Stärke von 10-20 Gauß. Dabei ergaben sich signifikant längere RR-Intervalle (RR-Intervall...aus den Gipfeln zweier aufeinanderfolgender R-Zacken im EKG abgeleitetes zeitliches Abstandsmaß, das der Dauer einer Herzperiode und damit der reziproken Herzfrequenz entspricht) als bei den Kontrollgruppen. Das ist offensichtlicher Ausdruck für eine Aktivierung des Parasympathikus, der die Herzfrequenz bekanntermaßen reduziert [Thews, G et R Schmidt: Human Physiologie. Second, Completely Revised Edition, Springer Berlin Heidelberg New York 1989], auch bei der Ratte.
Friedmann et al . [Friedmann, H., R. O. Becker and C. H. Bachmann: Effect of Magnetic Fields on Reaction Time Performance. Nature Vol . 213, No. 5079, pp. 949-950, 1967] untersuchten die Wirksamkeit von extrem langsamen Schwankungen von Magnetfeldern auf die Reaktionszeit des Menschen. Als Ergebnisse stellten sich ein :
• Statische Felder der Stärke von 0,5 mT bzw. 1,7 mT bewirken keinen statistisch gesicherten Einfluß.
• Ein statisches Feld in Kombination mit einem Wechselfeld erbrachte jedoch statistisch gesicherte Ergebnisse: Die mit einem Feld der Parasympathikus-Frequenz 0,2 Hz behandelten Testpersonen hatten gegenüber der Sympathikus-Frequenz 0, 1 Hz eine längere Reaktionszeit.
Letztere Ergebnisse zeigen, daß die Frequenz von 0, 1 Hz die periphere Mikrozirkulation verändern kann, mit der bekannten Traube-Hering-Welle sowie einer Sympathikusaktivierung übereinstimmt, während 0,2 Hz mit der Atmungsfrequenz bzw. dem Parasympathikus korrelieren.
Wie aus der Physiologie des Menschen bekannt ist [Thews, G et R Schmidt: Human Physiologie. Second, Completely Revised Edition, Springer Berlin Heidelberg New York 1989], sind alle Organe des Körpers, außer der Skelettmuskulatur, von dem vegetativen / autonomen Nervensystem innerviert. Neben dem Einfluß auf die Funktion der inneren Organe auf dem humoralen Weg besteht ein zweiter Weg zur Steuerung der Zellfunktionen: Das vegetative Nervensystem über seine Komponenten Sympathikus und Parasympathikus, die durch Signale der Frequenzbereiche 0,05 ...0, 15 Hz bzw. von 0, 15 ...0,30 Hz [Thews, G et R Schmidt: Human Physiologie. Second, Completely Revised Edition, Springer Berlin Heidelberg New York 1989] beeinflussbar sind. Somit wird das vegetative Nervensystem zu einem „Steuerungssystem" für die peripheren Gefäße, Herz, Bronchien, Darm, Niere, Genitalien u. a..
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Vorrichtung zur Stimulation mittels elektrischer und magnetischer Felder sowie hierfür besonders geeignete Feld-Applikatoren anzugeben, wobei mit der Vorrichtung zu gewährleisten ist, dass eine quasi Steuerung des vegetativen Nervensystems erfolgen kann.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Erfind ungsgemäß wird anstelle einer festen Frequenz 0, 1 bzw. 0,23 Hz der gesamte sympathische [0,05 ...0, 15 Hz] oder parasympathische [0, 16 ...0,30 Hz] Frequenzbereich in Form einer von außen aufgeprägten Stimulationsfrequenz zeitlich nacheinander in einer beliebig feinen Abstufung durchfahren (gewobbelt, gesweept). Dabei werden zweckmäßigerweise als Stufen dieser Bereiche vorgegeben 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0, 1; 0, 11; 0, 12; 0, 13; 0, 14, 0, 15 Hz bzw. 0, 16; 0, 17; 0, 18; 0, 19; 0,20; 0,21; 0,22; 0,23; 0,24; 0,25; 0,26; 0,27; 0,28; 0,29 und 0,30 Hz. Dabei sind als jeweilige Stimulationszeit 30 Sekunden ausreichend . Die Mittelwerte von 0, 1 Hz (Sympathikus, Blutdruckperiodik, Traube-Hering-Schwingung) bzw. 0,23 Hz (Atmung, Parasympathikus) werden jedoch mit etwa 4 Minuten länger auf das autonome Nervensystem aufgeprägt.
Erfind ungsgemäß erfolgt weiterhin eine kontinuierliche messtechnische Erfassung der Blutdruck- bzw. Atmungsperiodik sowie ein ständiger Vergleich mit den entsprechenden Sollwerten 0, 1 bzw. 0,23 Hz. In Anlehnung an regelungstechnische Verfahren wird durch die Stimulation des Nervensystems mit einem Wechselfeld elektrischer oder magnetischer Energie eine Annäherung der gemessenen Ist-Werte an die optimalen Sollwerte angestrebt. Damit ist erfindungsgemäß realisiert, wie mit eingekoppelten Wechselfeldern, die diese Frequenzen bzw. Frequenzbereiche um 0, 1 bzw. 0,23 Hz enthalten, das menschliche autonome Nervensystem stimulierend steuerbar wird .
Im Bereich des Rückenmarks als wesentliche Komponente des Zentralnervensystems befinden sich die entscheidenden Abschnitte zur möglichen Einkopplung der Informationsparameter vor allem für Sympathikus und Parasympathikus mittels physikalischer Stimulation, die erfindungsgemäß über entsprechend konstruktiv zu gestaltende Feld-Applikatoren stimuliert werden.
Dies wird u. a. dadurch erreicht, dass für den Oberkörperbereich das FeId- Applikatorsystem so gestaltet wird, dass sich eine Konzentration des magnetischen Flusses in der oberen Körpermitte des Probanden (Bereich Zentralnervensystem) einstellt. Ebenfalls angepasst an die physiologischen Verhältnisse beim Menschen wird für die untere Körperhälfte das zugehörige Applikatorsystem so realisiert, dass die Verteilung der Feldenergie auf beide Beinbereiche, deren Mitten einen bestimmten Abstand aufweisen, erfolgt und sich somit zwei Feldstärke-Maxima ergeben.
Durch Kombination einer positiven oder negativen E-Feld-Komponente mit einer Steuerungsfrequenz des autonomen Nervensystems sowie übrigen bekannten Stimulationsfrequenzen lassen sich typische Herz-Kreislauf- Stimulationsprogramme erstellen.
Unter der E-Feld-Komponente soll dabei erfindungsgemäß ein zwischen Kopf- und Fußbereich erzeugtes elektrisches Feld verstanden werden. Dieses E-FeId stimuliert im Gegensatz zu dem Magnetfeld Potentialunterschiede. Um den Vorteil der Stimulation über die elektrischen Potentiale mit dem Eintrag der Magnetfeld-Wirkungen zu kombinieren, wird ein Feld-Applikator erfindungsgemäß mit einer Kombination aus einer magnetfelderzeugenden Spulenanordnung und einer das elektrische Feld erzeugenden Elektrodenanordnung ausgestattet. Hierbei kann die das elektrische Feld erzeugende Elektrode gleichzeitig als magnetfelderzeugende Spule gestaltet werden. Hierin besteht ein grundsätzlicher Unterschied zu herkömmlichen Stimulationsrealisierungen mittels magnetischer Felder, da bei letzteren zusätzlich zum Wechselfeld zwar ein zeitlich unveränderlicher Anteil (DC- Anteil) im Stimulationssignal generiert werden kann, dieser jedoch nur ein gleich bleibendes Magnetfeld und keinen Potentialunterschied zwischen dem kopfnahen Bereich und der Kreislauf-Peripherie erzeugt.
Während die Grundformen bisheriger Stimuli-Signale prinzipiell ähnlich sind und beispielsweise aus einer Mäanderfunktion mit ansteigender e-Funktion bzw. ansteigendem überlagerten Sinus bestehen, dabei z. B. durch entsprechende Aneinanderreihung einer Grundfunktion zu einem Pulspaket auch Frequenzen im EEG-Frequenzbereich realisierbar sind, soll erfindungsgemäß eine Addition von festgelegten Sinusschwingungen mit der entsprechenden niederfrequenten sympathischen oder parasympathischen Steuerfrequenz als Basisschwingung Anwendung finden.
Dieser Steuerfrequenz werden neben der E-Feld-Komponente ausgewählte n Frequenzen des EEG-Bereiches sowie m Frequenzen, die biochemische Reaktionen hervorrufen, überlagert. So wurde erfindungsgemäß mittels durchgeführter Signal-Frequenzoptimierung erkannt, dass eine im Blutdunkelfeld auftretende Aggregation von Erythrozyten vor allem durch Frequenzen im Bereich von ca. 250 bis 1500 Hz auflösbar wird . Als optimale Beziehung wurde erfindungsgemäß hierfür eine Fourier-Reihe mit der Grundschwingung von ca. 250 Hz sowie den Oberschwingungen von ca. 500, 750, 1000, 1250, 1500, ... Hz ermittelt, wenn die Amplituden dieser Oberschwingungen die relativen Anteile Vi, Y3, Λk, 1/5, 1/6... betragen und eine Gesamt-Signal-Phasenverschiebung von 180° realisiert wird. Bezeichnet man diese Stromkomponente, die über das entsprechende Magnetfeld die Normalisierung der Erythrozytenaggregation hervorrufen soll, mit i iis (t) [iis ...ion injection Signal], so erhält man im Falle einer Grundschwingung von 250 Hz als Beispiel (A ... Amplitude der Grundschwingung 250 Hz): i ns (t) = - Λ[sin 2^250? + 0,5 sin 2^500? + 0,33 sin 2^750? + 0,25 sin 2π\ 000? + + 0,2sin 2M250f + 0,17 sin 2^1500? + ...]
Das so erzeugte Signal wird den bekannten Frequenzen des EEG-Bereiches sowie der entsprechenden Steuerfrequenz des autonomen Nervensystems überlagert. Da die Erythrozyten, insbesondere deren Membran, ein Schwingungssystem darstellen und die optimale Frequenz (Resonanzfrequenz) bei etwa 1 kHz liegt, kann sich durch Resonanzwirkung an der Membran eine derartige Erythrozytenvereinzelung einstellen. Im Falle einer (pathologischen) Erythrozytenaggregation verschlechtern sich die Fließeigenschaften des Blutes. Des weiteren reduziert sich durch eine auftretende Dämpfung die Resonanzfrequenz dieses Systems, wie aus der Theorie der (linearen) Systeme bekannt ist. Erfindungsgemäß wird der möglichen Frequenz-Verstimmung der Blutzellen dadurch begegnet, dass die im Signal enthaltenen Frequenzanteile in einer definierten Bandbreite durchlaufen werden, also in geringem Maße um eine Mittenfrequenz herum pendeln.
Die für die Stimulation vorgesehenen Felder werden über eine spezielle Vorrichtung zur Erzeugung der Felder generiert. Diese Vorrichtung wandelt die in der Signalerzeugungsvorrichtung erzeugten elektrischen Signale in die für die Stimulation vorgesehenen Energieformen um. Dabei sind verschiedene Vorrichtungen in Form einfacher elektrischer Spulen, integriert in einen Matten-Applikator, bekannt. Hier werden verschiedene elektrische Spulen so angeordnet, dass diese ein vorwiegend magnetfeldinduziertes Feld zur Anwendung bringen. Da der Betrieb der Vorrichtung bei Frequenzen unterhalb von I MHz erfolgt, werden durch die bekannte Vorrichtung nahezu keine elektrischen Felder generiert. Das aus der Elektromagnetik bekannte Gleichgewicht von elektrischem und magnetischem Feld stellt sich erst bei einer Entfernung von weit über der Wellenlänge ein, die selbst bei einer Frequenz von IMHz noch ca. 300m beträgt. Im unmittelbaren Anwendungsbereich der Vorrichtung erzeugen die bekannten Vorrichtungen demnach nahezu keine elektrische Feldkomponente.
Wie oben dargelegt, ist die Stimulierung besonders wirkungsvoll in der Kombination von elektrischem und magnetischem Feld . Erfindungsgemäß wird deshalb die Vorrichtung zur Felderzeugung aus verschiedenen einzelnen Spulen oder Spulen in Kombination mit elektrisch leitfähigen Gittern oder Flächen aufgebaut, die sowohl die Einspeisung elektrischer Ströme als auch elektrischer Spannungen erlauben.
Insbesondere ist es durch das Zusammenwirken der Elemente möglich, die Kombination der Felder zur Wirkung zu bringen.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen und von Figuren näher erläutert werden. Hierbei zeigen :
Figur 1 charakteristische Stimulationsfrequenzen bei elektrischen und magnetischen Feldern [aus Krauß, M : „Die natürlichen elektromagnetischen Signale in unserer Umwelt und deren Simulation als QRS®-Magnetfeld- therapie". Vortrag auf dem Norddeutschen Kongress für komplementäre Medizin, 22.-23.6.2002 Wilhelmshaven],
Figur 2 eine einfache Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld durch die Umwandlung elektrischer Signale, wobei das elektrische Feld dem magnetischen Feld folgt,
Figur 3 eine erweiterte Beschaltung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld, wobei das elektrische Feld unabhängig vom magnetischen Feld gesteuert werden kann,
Figur 4 eine erweiterte Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld,
Figur 5 eine spezielle Ausführung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld,
Figur 6 die Verteilung des elektrischen Feldes zwischen der oberen und der unteren Spule bei einer Anordnung nach Figur 3, Figur 7 die Verteilung des elektrischen Feldes zwischen einer Spannungselektrode und einem Spulensystem bei einer Anordnung nach Figur 4 oder 5,
Figur 8 den Verlauf der magnetischen Flussdichte über einer Spulenanordnung angepasst an die physiologischen Verhältnisse,
Figur 9 eine Ausführung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld in Anlehnung an die Ausführung nach Figur 5,
Figur 10 eine einfache Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsweise der Vorrichtung zur Probandenstimulation mittels spezieller elektrischer und magnetischer Felder sowie optimierter Feld-Applikatoren,
Figur 11 den charakteristischen Verlauf von peripheren Durchblutungsparametern, abgeleitet mit der nichtinvasiven NIRP-Methode vom Messort Fingerbeere bei einem 40jährigen Normalprobanden, bei Veränderung der E-Feld-Komponente eines Stimulationsprogrammes „Vitality" als Ausführungsbeispiel,
Figur 12 eine Schwingungsperiode der niederfrequenten sympathischen (a) sowie parasympathischen (b) Steuerfrequenz als Basisschwingung eines entsprechenden Stimulationsprogramms,
Figur 13 den periodischen Verlauf der definierten höherfrequenteren IIS-Funktion i IIS (t) [iis ... ion injection Signal] mit der Periode von 4 ms ≡ 250 Hz und den Frequenzen 250, 500, 750, 1000 und 1250 Hz, wenn die jeweiligen Amplituden dieser Schwingungen die relativen Anteile 1, Vi, Y3, VA 1 1/5, 1/6 aufweisen,
Figur 14 als zu verallgemeinerndes Ausführungsbeispiel ein Ergebnis durchgeführter Blutdunkelfeld-Aufnahmen bei einem 55jährigen Diabetespatienten vor, nach 2, 4 und 12 Minuten Stimulation mit der IIS-Funktion i IIS (t) nach Figur 13, Figur 15 charakteristische Schwingungsfrequenzen, die der parasympathischen Steuerfrequenz von 0,25 Hz überlagert werden, für ein Stimulationsprogramm „Relax" als Ausführungsbeispiel : a) Basisschwingung 0,25 Hz mit einer relativen Amplitude von 50 % und einer Relax-Bezugsfrequenz (EEG-Delta-Frequenz) von 2 Hz bei 100 % Amplitudenanteil, b) EEG-Alpha-Frequenz von 10 Hz mit 50 % und 100 Hz mit 40 % zum Referenzsignal (Bezugsfrequenz) von 2 Hz, c) Gesamtsignal aus Addition von a) und b) sowie von i IIS (t) [s. Figur 13] für d ie Stimulationszeit von 4 s, die der Periode der Basisschwingung von 0,25 Hz ≡ 4 s entspricht,
Figur 16 charakteristische Schwingungsfrequenzen, die der parasympathischen Steuerfrequenz von 0,25 Hz überlagert werden, für ein Stimulationsprogramm „Vitality" als Ausführungsbeispiel : a) Vitality-Bezugsfrequenz von 10 Hz (EEG-Alpha-Freq uenz) bei 100 % Amplitudenanteil sowie 100 Hz mit 40 % Amplitudenanteil, b) Gesamtsignal aus Addition von a) sowie von 0,25 Hz (50 % Amplitudenanteil, s. Figur 12) und von i IIS (t) [s. Figur 13] für die Stimulationszeit von 4 s, die der Periode der Basisschwingung von 0,25 Hz ≡ 4 s entspricht, und
Figur 17 charakteristische Schwingungsfrequenzen, die der sympathischen Steuerfrequenz von 0, 1 Hz überlagert werden, für ein Stimulationsprogramm „Performance" als Ausführungsbeispiel : a) Performance-Bezugsfrequenz von 10 Hz (EEG-Alpha-Frequenz) bei 100 % Amplitudenanteil und 20 Hz mit 70 % Amplitudenanteil sowie 100 Hz mit
40 % Amplitudenanteil, b) Gesamtsignal aus Addition von a) sowie von 0, 1 Hz (50 % Amplitudenanteil, s. Figur 12) und von i IIS (t) [s. Figur 13] für die Stimulationszeit von 10 s, die der Periode der Basisschwingung von 0, 1 Hz ≡ 10 s entspricht.
Die Vorrichtung nach Figur 2 ist dadurch gekennzeichnet, das der Applikator aus zwei Spulensystemen 20 und 30 aufgebaut wird, die räumlich so angeordnet sind, dass einerseits eine Konzentration der Magnetfelder auf verschiedene Bereiche der Einwirkung erreicht wird, andererseits aber auch ein Potentialunterschied zwischen den Spulen zum Aufbau eines spezifischen elektrischen Feldes führt.
Der Potentialunterschied wird durch den Spannungsabfall über einen Widerstand 40, der zwischen Anschluss 22 und Anschluss 31 geschaltet ist, erzeugt. Durch diese Beschaltung wird erreicht, dass das elektrische Feld dem magnetischen Feld folgt. Wird dem Strom zur Erzeugung des Magnetfeldes ein Gleichstrom (DC-Komponente) überlagert, wird zusätzlich die Ausbildung eines konstanten E-Feldes erreicht.
Dargestellt sind in Figur 2 zwei Spulensysteme 20 und 30 mit den Anschlüssen 21 und 22 für das Spulensystem 20 sowie den Anschlüssen 31 und 32 für das Spulensystem 30. Durch die Stromquelle 50 wird ein Strom 51 in die Spulensysteme derart eingespeist, das der Strom zuerst die Spule 20 durchfl ießt, anschließend über einen Widerstand 40, der zwischen die Anschlüsse 22 und 31 geschaltet ist, in das Spulensystem 30 geleitet wird und anschließend über den Anschluss 32 wieder zur Stromquelle zurück fließt. Die Wirkung des elektrischen Feldes entsteht durch den Spannungsabfall über dem Widerstand, so dass zwischen dem Spulensystem 20 und 30 ein elektrischer Potentialunterschied aufgebaut wird . Der Stromfluss in den Spulensystemen wiederum erzeugt die Wirkung des magnetischen Feldes. Der Strom 51 wird durch die Stromquelle 50 in der Intensität mit den oben beschriebenen Frequenzen moduliert, so dass die elektrischen und magnetischen Felder in beschriebener Weise ihre Wirkung entfalten können.
Die Anordnung nach Figur 3 zeigt eine Erweiterung der Funktional ität des Beispieles nach Figur 2 durch eine veränderte Beschaltung .
Diese erlaubt es, sowohl die elektrische Feldkomponente wie die magnetische Feldkomponenten separat zu steuern. Neben der Verbesserung der Anwendung der Vorrichtung erreicht man zusätzlich eine bessere Energieausnutzung, da die Verluste durch den ohmschen Widerstand entfallen. Außerdem kann der Gleichanteil im Steuersignal für die magnetische Feldkomponente entfallen, da dieser DC-Anteil energiesparend für das elektrische Feld eingesetzt werden kann.
Die Figur 3 zeigt im einzelnen: Zwei Spulensysteme 20 und 30 mit den Anschlüssen 21 und 22 für das System 20 und 31 und 32 für das System 30. Durch die Stromquellen 50 wird ein entsprechend der Zielstellung modulierter Strom in das eine Spulensystem, hier gezeigt das System 30, eingespeist. Die Stromquelle 51 speist des weiteren einen Strom in das System 20 ein und erzeugt in dem Wirkungsbereich dieses Spulensystem ein zweites magnetisches Feld, welches durch die separate Stromquelle auch unabhängig in Intensität oder Frequenzzusammensetzung von dem des ersten Spulensystems gesteuert werden kann. Zwischen beiden Spulensystemen wird mit einer Spannungsquelle 60 eine elektrische Potentialdifferenz erzeugt, so dass sich ein elektrisches Feld zwischen den beiden Spulensystemen ausbilden kann.
In Figur 4 ist eine erweiterte Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld ersichtlich, wobei für das elektrische Feld und das magnetische Feld eigenständige Elektrodensysteme vorliegen und das magnetische Feld mit einer einzigen Stromquelle und das elektrische Feld mit einer einzigen Spannungsquel le erzeugt werden.
Bei dieser Matten-Applikator-Anordnung ergeben sich zwei Vorteile. Zum einen ist man in der Gestaltung des das Magnetfeld erzeugenden Spulensystems weitgehend frei und kann sich auf die optimale Anwendungszielstellung orientieren. Das elektrische Feld kann in gleicher Weise optimiert werden, so dass beide Felder unabhängig von einander ausgeprägt werden können. Ein weiterer Vorteil gegenüber den Anordnungen nach den Figuren 2 und 3 ist die Konzentration des elektrischen Feldes auf die eine Seite des Appl ikators, von der die Anwendung ausgeht. Die Rückseite desselben schirmt das elektrische Feld ab, so dass einerseits keine Störung durch beispielsweise elektrische Leitungen unterhalb des Matten-Appli- kators auftreten können. Auch wird das anwendungsgerecht ausgebildete Feld nicht durch andere metall ische Flächen (Metallboden, Stahlarmierungen) gestört. Speziell zeigt Figur 4 ein Spulensystem 20 mit den Anschlüssen 21 und 22, welches auf einfache Weise in einer Ebene aufgebaut werden kann, die beispielsweise in einer Matte eingebettet ist. In einer zweiten Ebene, die elektrisch isoliert über der Ebene des Spulensystems 20 angeordnet ist, wird eine Elektrode 30 angeordnet, die geschlossen flächig oder durch einzelne leitfähige Bahnen eine Fläche abdeckend ausgeführt sein kann. Die das Magnetfeld steuernde Stromquelle 51 speist den steuernden Strom in die Anschlüsse 21 und 22 ein. Die das elektrische Feld steuernde Spannungsquelle 60 erzeugt ein gesteuertes Potential zwischen der Elektrode 30 und dem Spulensystem 20.
Figur 5 zeigt eine spezielle Ausführung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld, wobei das Spulensystem so ausgeführt ist, dass eine an die Physiologie des Lebewesens, das sowohl ein Mensch als auch ein Tier sein kann, angepasste Feldverteilung entsteht.
In dieser Ausführung wird die Gestaltungsfreiheit der das magnetische Feld erzeugenden Spulen bei einer Ausführung des Applikators nach Figur 4 dargestellt. Figur 5 zeigt das Spulensystem zwischen dem Anschluss 21 und 22 bestehend aus den Teilspulen 201 und 202 sowie 203. Des weiteren ist eine Elektrode 30 für das elektrische Feld dargestellt.
Die Anordnung der Spulen 201 und 202 ist so getroffen, dass der Strom diese in entgegengesetzter Richtung durchfließt. Dad urch wird das Magnetfeld in der Mitte konzentriert, wie aus dem Diagramm der Feldstärkeverteilung in der Figur 8 Schnitt A-A ersichtlich ist. Die Anordnung der Spule 203 ist so getroffen, dass die über den seitlichen Spulenleitern starke Magnetfeldausbildung optimal unter den Extremitäten zur Wirkung kommt, wie das Diagramm der Feldstärkeverteilung in Figur 8 Schnitt B-B zeigt. Die Wirkung der Spannungselektrode ist in Figur 7 als Feldlinien-Diagramm im Schnitt C-C dargestellt.
Die Verteilung des elektrischen Feldes zwischen der oberen und der unteren Spule bei einer Anordnung nach Figur 3 geht aus Figur 6 hervor. Gezeigt sind die Feldlinien, die sich zwischen einem beispielsweise positiven Potential der Spule 20 und einem dementsprechend negativen Potential der Spule 30 ausbilden. Zu erkennen ist die symmetrische Ausbildung nach oben und nach unten.
Die Figur 7 zeigt die Feldlinien eines elektrischen Feldes, welches sich zwischen einer beispielsweise positiven Elektrode und dem dementsprechend negativen Spulensystem einstellt. Die Linien verbinden jeweils die positive, helle Seite mit der negativen, dunklen Seite des Potentials.
Figur 8 zeigt den Verlauf der magnetischen Flussdichte über einer Spulenanord nung angepasst an die gegebenen physiologischen Verhältnisse, wobei das Diagramm der durchgezogenen Linie den Verlauf im Bereich des Schnittes B-B (s. Figur 5) und die unterbrochene Linie den Verlauf im Bereich des Schnittes A-A (s. Figur 5) darstellt. Erkennbar ist die Konzentration der Feldstärke im Schnitt A-A auf den mittleren Bereich, der vorzugsweise im Bereich der Wirbelsäule angeordnet wird, und die Verteilung der Feldstärkemaxima auf zwei Seiten, so dass diese Anordnung für die Extremitäten bevorzugt wird .
Figur 9 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes kombiniert mit einem magnetischen Feld in Anlehnung an die Ausführung nach Figur 5, wobei die Spulen 201, 202 und 203 nur noch aus einer ebenen, flachen Stromschleife bestehen. Diese ebenen, parallelen Strompfade können beispielsweise in einen Matten-Applikator integriert werden, indem durch elektrisch leitfähige Garne in Schuss und/oder Kette die Leitbahnen eingearbeitet werden. Hierbei sind in einem Teil die Leitbahnen derart verbunden, dass ein Spulensystem angepasst an die gegebenen physiologischen Verhältnisse entsteht, wobei jede der Spulen des Systems aus nur einer einzigen Stromschleife besteht.
Der Strom zur Erzeugung des Magnetfeldes wird durch die Stromquelle I in den Anschluss b eingeleitet. Nachdem der Strom durch die Spulen 202 und 201 fließt, wird er in die Spule 203 in den unteren Bereich weitergeleitet und dann über den Anschluß c wieder zur Stromquelle geführt. Mit der Spannungsquelle U wird zwischen der Elektrode 30 und dem Spulensystem 201, 202, 203 ein elektrisches Feld erzeugt, indem die Spannung über den Anschluss a an die Elektrode 30 und über den Anschluß c an das Spulensystem angeschlossen wird .
Um eine einfache Ausführung des Anschlusskabels zu erreichen und eine möglichst geringe Störbeeinflussung der Umgebung zu sichern, wird das Anschlusskabel mit den Leitern a, b und c so ausgeführt, dass die stromführenden Leitungen a und b verdrillt werden und die Leitung c als Abschirmung über die Leitungen a und b gezogen wird . Die Anordnung der Spulen erfolgt vorzugsweise in der Art, dass die Spulen 201 und 202 ihre Wirkung im Bereich der Wirbelsäule eines Menschen oder gegebenenfalls eines Wirbeltieres erlangt und die Spule 203 ihre Wirkung im Bereich der Extremitäten, insbesondere der Beine, erreicht. Um hierfür eine optimale Anordnung zu schaffen, kann der Abstand zwischen den oberen und den unteren Spulen variabel gestaltet werden.
Der Abstand der Längsstrompfade in der Spule 203 ist dem Abstand der Beine anzupassen, so dass die in Figur 8 Schnitt B-B erkennbaren Maxima der magnetischen Flussdichte optimal die Nervenbahnen sowie die peripheren Blutgefäße in den Gliedmaßen stimulieren können.
Figur 10 zeigt eine einfache Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsweise der Vorrichtung zur Erzeugung eines kombinierten elektrischen und magnetischen Feldes mit den für die angestrebte Wirkung zugrunde gelegten Frequenzen.
Diese Vorrichtung beinhaltet eine Spule 100, die mit dem Kondensator 200 einen Resonanzkreis bildet, der auf eine charakteristische Frequenz des Signalgemisches des i IIS - Signals, z. B. 1000 Hz, abgestimmt ist und somit 50 Hz -Stör- und sonstige Signale nicht erfasst. Der Detektor 300, im einfachsten Fall eine Diode, erzeugt aus der in dem Schwingkreis durch das Stimuli-Signal induzierten Wechselspannung ein Steuersignal, welches ggf. noch durch den Verstärker 400 verstärkt wird . Das Steuersignal wird mittels eines Indikators 500 angezeigt, der im einfachsten Fall eine Leuchtdiode sein kann, der aber auch mehrere Anzeigezustände haben kann. Nach gleichem Algorithmus entsprechend Figur 10 wird eine verallgemeinerte Vorrichtung erfindungsgemäß dergestalt realisiert, dass neben der Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsweise der Vorrichtung zur Erzeugung eines kombinierten elektrischen und magnetischen Feldes mit den für die erstrebte Wirkung zugrunde gelegten Frequenzen gleichfalls und parallel über ein gesondertes System Spule / Resonanzkreis die Erfassung von 50 bzw. 60 Hz - Störsignalen möglich ist.
Aus Figur 11 geht hervor, dass eine Umkehr der Polarität in Verallgemeinerung durchgeführter Messungen zu einer Reduzierung der arteriellen Durchblutungsgüte sowie zu einer Verschlechterung der Blutgefäßelastizität (^ Erhöhung des Faser-Stretchings) bei diesem Anwendungsprogramm führt. Dieses Ausführungsbeispiel bestätigt die Abhängigkeit der peripheren Kreislaufparameter von einem E-FeId zwischen kopfnahem und peripherem Bereich.
In Figur 12 ist eine Schwingungsperiode der niederfrequenten sympathischen (a) sowie parasympathischen (b) Steuerfreq uenz als Basisschwingung eines entsprechenden Stimulationsprogramms dargestellt. Der sympathischen (0, 1 Hz ≡ 10 s Schwingungsperiode) bzw. parasympathischen (0,25 Hz ≡ 4 s Schwingungsperiode) Basisschwingung werden entsprechende höherfrequentere Schwingungen überlagert, wie aus den Figuren 13 sowie 15 bis 17 hervorgeht.
Die IIS-Funktion i IIS (t) nach Figur 13 wird den Stimulationsprogrammen, speziell den Steuerungsfrequenzen 0, 1 und 0,25 Hz sowie entsprechenden EEG-Frequenzen und der Frequenz 100 Hz überlagert, um vor allem auftretende (pathologische) Erythrozytenaggregationen aufzulösen und verbesserte Blutfließeigenschaften zu erzielen. Diese Ergebnisse lassen sich aus Kapillarflussmessungen und mikroskopischen Blutdunkelfeld-Aufnahmen ableiten.
Aus Figur 14 ist ersichtlich, wie sich die Erythrozyten unter einer Stimulation mit der IIS-Funktion i IIS (t) nach Figur 13 vereinzeln, nachdem vor der Stimulation offensichtliche pathologische Erythrozytenaggregationen vorlagen. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, bei einer Stimulation zunächst nur ein solches IIS-Signal für etwa 4 Minuten wirken zu lassen, anschließend das Stimulations-Anwendungsprogramm zu aktivieren (s. Figuren 15 bis 17).
Während in Figur 15 für das Stimulationsprogramm „Relax" die Frequenz von 2 Hz eine typische EEG-Delta-Frequenz darstellt und sich bei derartigen Delta-Frequenzen hochsignifikante Veränderungen bei Schlaflosigkeit einstellten, liegen zu den lOHz-Feldern (s. auch die Stimulationsprogramme „Vitality" und „Performance" nach Figur 16 und 17) ebenfalls hochsignifikante Ergebnisse u. a. bei immunbiologischen Reaktionen, Ödemhemmung, Wetterfühligkeit, Verbesserung der Konzentrationsfähigkeit, allgemeine Leistungssteigerung vor.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Stimulation mittels spezieller elektrischer und magnetischer Felder, gekennzeichnet durch
- Mittel zur äußeren physikalischen Stimulation des vegetativen / autonomen Nervensystems als Steuerungskomponente des Herz-Kreiskreislauf-Systems mit den Teilen Sympathikus und Parasympathikus innerhalb der zugehörigen physiologischen Frequenzbereiche 0,05 ... 0, 1 ... 0, 15 Hz oder 0, 15 ... 0,23 ... 0,30 Hz,
- Mittel zur Wobbelung oder Sweepen in Stufen im oben genannten Frequenzbereich mit Stufung 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0, 1; 0, 11; 0, 12; 0, 13; 0, 14, 0, 15 Hz oder 0, 16; 0, 17; 0, 18; 0, 19; 0,20; 0,21; 0,22; 0,23; 0,24; 0,25; 0,26; 0,27; 0,28; 0,29 und 0,30 Hz oder zum kontinuierlichen Durchstimmen des Frequenzbereiches,
- Mittel zur Addition der charakteristischen Sinusschwingungen und Erzeugen eines positiven oder negativen E-Feldes zwischen Kopf- und Peripherie-Bereich des Probanden zur Bildung eines modularen Gesamt- Stimulationssignals mit der niederfrequenten sympathischen oder parasympathischen Steuerfrequenz als Basisschwingung sowie anwendungstypischen EEG-Frequenzen und höherfrequenteren Sinusschwingungen einer Fourier-Reihe einer Grundschwingung von im wesentlichen 250 Hz sowie den Oberschwingungen von im wesentlichen 500, 750, 1000, 1250, 1500 Hz.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einkopplung der Energie Feld-Applikatoren eingesetzt werden, welche gewährleisten, dass sich im Oberkörperbereich des Probanden eine Konzentration des magnetischen Flusses, der von einem Matten-Applikator erzeugt wird, in der Körpermitte einstellt und unter Zugrundelegung der physiologischen Verhältnisse in der unteren Körperhälfte ein zugehöriger Matten-Applikator so realisiert ist, dass die Verteilung der Feldenergie auf beide Beinbereiche, deren Mitten einen bestimmten Abstand aufweisen, erfolgt und sich somit zwei Feldstärke-Maxima ergeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feld-Applikatoren eine Kombination aus einer mag netfelderzeugenden Spulenanordnung und einer das elektrische Feld erzeugenden Elektrodenanordnung umfassen, um den Vorteil der Stimulation über die elektrischen Potentiale mit dem Eintrag der Magnetfeld-Wirkungen zu kombinieren und dabei die das elektrische Feld erzeugende Elektrode gleichzeitig als magnetfelderzeugende Spule gestaltbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationen aus verschiedenen einzelnen Spulen oder Spulen in Kombination mit elektrisch leitfähigen Gittern oder Flächen besteht, die sowohl die Einspeisung elektrischer Ströme als auch elektrischer Spannungen erlauben, wobei durch das Zusammenwirken der Elemente elektrische und magnetische Felder kombiniert zur Wirkung gebracht werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines auf die Resonanzfrequenz abgestimmten Spule-Kondensator- Schwingkreises, die mit einer charakteristischen Frequenz des Stimulationssignals übereinstimmt und über einen Detektor Anzeigezustände realisiert sind, um die Wirkung der Stimulationsvorrichtung zu überprüfen.
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