DE19500691A1 - Appts. for application of electric fields to living tissue - Google Patents

Appts. for application of electric fields to living tissue

Info

Publication number
DE19500691A1
DE19500691A1 DE19500691A DE19500691A DE19500691A1 DE 19500691 A1 DE19500691 A1 DE 19500691A1 DE 19500691 A DE19500691 A DE 19500691A DE 19500691 A DE19500691 A DE 19500691A DE 19500691 A1 DE19500691 A1 DE 19500691A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
electrode arrays
tissue
electrodes
waves
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.)
Ceased
Application number
DE19500691A
Other languages
German (de)
Inventor
Guenter Prof Dr Fuhr
Andreas Dr Voigt
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE19500691A priority Critical patent/DE19500691A1/en
Publication of DE19500691A1 publication Critical patent/DE19500691A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/02—Radiation therapy using microwaves
    • A61N5/04—Radiators for near-field treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna

Abstract

Travelling electrical waves are applied to tissues, organs or technical materials from an arrangement of a frequency generator for producing multi-phase voltage signals with frequencies between a few Hz and GHz and at least three electrode arrays (11,12,13,14) connected to the frequency generator. Amplitude of the voltage signals is pref. in the range from mV to 50 V. The electrodes may be positioned in a planar fashion on a rigid or flexible backing (15) that can be fixed to tissue or organ without dielectric coupler. Backing is pref. of glass or Si or polyimide film and electrodes are of highly conductive materials, e.g. Au, Pt, Cu, graphite.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Applikation elektrischer Felder in lebendes Gewebe oder andere Materialien, um darin Zustandsänderungen zu stimulieren oder auszulösen.The present invention relates to a device and a method for application electric fields in living tissue or other materials to be in it Stimulate or trigger changes in state.

Hochfrequente Wanderwellen der hier beschriebenen Art wurden bislang für 2 Anwendungsfälle genutzt:High-frequency traveling waves of the type described here have so far been used for 2 Use cases used:

  • a) Zur individuellen Bewegung mikroskopisch kleiner Partikeln in Flüssigkeiten (MASUDA et al., IEEE Trans. Ind. Appl. 24, 217-222 (1988), HAGEDORN et al., Electrophoresis 13, 49-54 (1992))a) For the individual movement of microscopic particles in liquids (MASUDA et al., IEEE Trans. Ind. Appl. 24, 217-222 (1988), HAGEDORN et al., Electrophoresis 13, 49-54 (1992))
  • b) Zum Pumpen von Flüssigkeiten in Kanälen makroskopischer und vor allem mikroskopischer Dimensionen (MELCHER, Physics of Fluids 9, 1548-1555 (1966), FUHR et al., J. Microelectromech. Systems 1, 141-146 (1992)).b) For pumping liquids in channels more macroscopic and above all microscopic dimensions (MELCHER, Physics of Fluids 9, 1548-1555 (1966), FUHR et al., J. Microelectromech. Systems 1, 141-146 (1992)).

In beiden Fällen wurden sehr kleine, planare Mikrostrukturen (parallele Elektrodenstreifen) mit phasenverschobenen Signalen mit dem Ziel der Bewegung eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit relativ zu der Elektrodenstruktur betrieben (vgl. auch Patent PCT/DE 91/00840).In both cases, very small, planar microstructures (parallel Electrode strips) with phase-shifted signals with the aim of movement a solid or a liquid operated relative to the electrode structure (cf. also patent PCT / DE 91/00840).

Dem Stand der Technik entspricht ebenfalls die Verwendung elektromagnetischer Wellen zur gezielten Erwärmung und Polarisation von Geweben. Hierbei handelt es sich um Wechselfelder periodischer oder aperiodischer Modulation, die über ihre Wellenlänge und über die Art der Applikation ihre Wirkung in einer bestimmten Tiefe eines Gewebes entfalten. Medizinisch-therapeutische Anwendungen sind beispielsweise die Kurzwellentherapie oder Mikrowellen-Erwärmungssysteme (EDEL; Fibel der Elektrodiagnostik und Elektrotherapie, Verlag Gesundheit GmbH Berlin, 1991). Nachteilig an diesen Prinzipien ist die in der Regel zum Körper zentral gerichtete Einstrahlrichtung, die eine exakt flächige (2-dimensionale), ggf. auch der Körperkrümmung folgende oder punktförmige oder Interferenzapplikation nur schwer ermöglicht. Es sind bestenfalls frequenzabhängig oberflächennahe Schichten nicht und in einer festlegbaren Tiefe liegende Gewebeabschnitte dafür selektiv bestrahlbar, so daß dort Energie absorbiert und dissipiert wird. Immer handelt es sich jedoch um dm³ bis mm³ große Volumina.The use of electromagnetic devices also corresponds to the prior art Waves for targeted heating and polarization of tissues. This is what it is about are alternating fields of periodic or aperiodic modulation, which over their Wavelength and the type of application its effect at a certain depth unfold a tissue. Medical-therapeutic applications are for example short wave therapy or microwave heating systems (EDEL; Primer of Electrodiagnostics and Electrotherapy, Verlag Gesundheit GmbH Berlin, 1991). A disadvantage of these principles is that they are generally central to the body Direction of radiation, which is a precisely flat (2-dimensional), possibly also the Body curvature following or punctiform or interference application difficult enables. At best, depending on the frequency, layers close to the surface are not and Tissue sections lying at a definable depth can be selectively irradiated for this, see that energy is absorbed and dissipated there. However, it is always dm³ volumes up to mm³.

Insbesondere in der medizinischen Therapie bei chronischen und entzündlichen Prozessen oder nervösen Erscheinungen besteht ein wachsender Bedarf, elektrische Feldenergie schadstofffrei und in definierter Form in räumlich stark begrenzte Gebiete einzustrahlen. Das sind insbesondere auch oberflächennahe Bereiche des Körpers oder auch Teile der abschließenden Hautschichten. Erforderlich ist eine Genauigkeit im Bereich der Zellgrößen, jedoch über Körperflächen von µm² bis zu einigen dm². Ein Bedarf besteht ebenfalls bei der Beeinflussung von technischen und chemischen Verfestigungs- oder Verflüssigungsvorgängen an Grenzflächen, insbesondere bei kosmetischen Schichten im hautnahen Bereich. Especially in medical therapy for chronic and inflammatory Processes or nervous appearances, there is a growing need for electrical  Field energy free of pollutants and in a defined form in very limited areas to radiate. These are in particular areas of the body near the surface or parts of the final skin layers. Accuracy is required in the range of cell sizes, but over body areas from µm² to a few dm². There is also a need to influence technical and chemical influences Solidification or liquefaction processes at interfaces, especially at cosmetic layers close to the skin.  

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der hochfrequente elektrische Felder bis auf eine Genauigkeit im Mikrometer- und Submikrometerbereich von der Oberfläche eines Organismus durch die Zellschichten in das Körpergewebe (Mensch, Tier, Pflanze, technische Materialien) eingekoppelt werden und ihre Energie in einer ebenfalls in seiner Ausdehnung von Millimeter bis Mikrometer reichenden Schicht im Körper absorbiert und umgesetzt wird (z. B. in Wärme, mechanischen Streß, Nervenreizsignale etc.). Die Vorrichtung soll darüber hinaus schichtartige Feldapplikation auch in Abhängigkeit von der Körperoberflächentopographie erlauben und im Unterschied zu bisherigen Vorrichtungen zusätzlich zur Tiefenwirkung eine laterale Feldkomponente (d. h. parallel zur Körperoberfläche) besitzen.The object of the present invention is to provide a device with the high-frequency electrical fields to an accuracy in micrometer and Submicrometer range from the surface of an organism through the Cell layers in the body tissue (human, animal, plant, technical Materials) and their energy in one also in his Expansion in the body from millimeter to micrometer layer is absorbed and converted (e.g. in heat, mechanical stress, Nerve stimulus signals etc.). The device is also said to be layer-like Field application also depending on the body surface topography allow and in contrast to previous devices in addition to Depth effect a lateral field component (i.e. parallel to the body surface) have.

Ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das der Beeinflussung oberflächennaher Materialzustände, insbesondere von nicht-pathologischen Gewebezuständen, dient und insbesondere eine nicht­ invasive, lokale Stimulierung von Gewebe ermöglicht. Das Verfahren soll die Wundheilung beeinflussen und auf körpereigene oder körperfremde Zellen und Gewebe, die zwischen die Elektrodenarrays und die Körper- bzw. Gewebeoberfläche gebracht werden, stimulierend wirken.Another object of the present invention is to provide a method that of influencing near-surface material conditions, in particular of non-pathological tissue conditions, and especially one does not allows invasive, local stimulation of tissue. The procedure is said to Influence wound healing and on the body's own or foreign cells and Tissue that lies between the electrode arrays and the body or Tissue surface, stimulating.

Das Verfahren umfaßt ebenfalls die Beeinflussung des Phasenzustandes der oberflächennahen Schichten von anorganischen, organischen oder zusammengesetzten Phasen in Festkörpern oder Fluiden.The method also includes influencing the phase state of the near - surface layers of inorganic, organic or compound phases in solids or fluids.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst, indem einem Generator mindestens 3 phasenverschobene Signale einer Frequenz im Hz- bis GHz-Bereich entnommen werden, die in periodischer Folge an streifenförmig nebeneinander angeordnete Elektroden, die auf einem starren oder flexiblen, isolierenden Trägermaterial ausgebildet wurden, angelegt werden, so daß rasch wandernde elektrische Wellen über die Elektrodenflächen streichen. Über die Größe und Geometrie der Elektrodenflächen wird die zu behandelnde Körperfläche festgelegt, über die Breite und Beabstandung der einzelnen Elektrodenstreifen die Eindringtiefe des Feldes in die oberflächennahen Bereiche des Körpers bzw. Gewebes (ca. 3- 4fache des Abstandes zwischen benachbarten Elektroden). Flexible Träger mit darauf befindlichen Elektroden werden genutzt, um Oberflächenkrümmungen nachzuformen und ungeachtet der Körpertopographie eine konstante Eindringtiefe der Felder zu gewährleisten. Zur Verbesserung oder Beeinflussung der Feldeinkopplung als auch zur Haftvermittlung des Elektrodenträgers an die Gewebeoberfläche kann ein dielektrischer Überzug auf die Gewebeoberfläche und/oder die Elektrodenarrays aufgebracht werden (Gel, Creme, Folien etc.). Das Elektrodenarray wird mit Hilfe von Zuführungskabeln an den Generator angeschlossen. Typische Elektrodenabmessungen (z. B. Breite und Höhe der Elektrodenstreifen) liegen im Submikrometer-, Mikrometer- und Millimeterbereich. Entsprechend dieser Strukturierung variiert auch die Eindringtiefe der Felder in etwa in diesen Größenbereichen.This task is accomplished by a device according to the independent Claims solved by a generator at least 3 out of phase Signals of a frequency in the Hz to GHz range are taken, which in periodic sequence of electrodes arranged next to one another in strips, which were formed on a rigid or flexible, insulating carrier material, be applied so that rapidly migrating electrical waves over the Paint the electrode surfaces. About the size and geometry of the The area of the body to be treated is determined via the electrode areas Width and spacing of the individual electrode strips the penetration depth of the Field in the near-surface areas of the body or tissue (approx. 3- 4 times the distance between neighboring electrodes). Flexible straps with Electrodes on it are used to make surface curvatures re-form and a constant regardless of the body topography  To ensure penetration depth of the fields. To improve or influence the field coupling as well as the adhesion of the electrode carrier to the Fabric surface can have a dielectric coating on the fabric surface and / or the electrode arrays are applied (gel, cream, foils, etc.). The Electrode array is connected to the generator with the help of supply cables connected. Typical electrode dimensions (e.g. width and height of the Electrode strips) are in the submicrometer, micrometer and millimeter range. According to this structuring, the depth of penetration of the fields in also varies about in these size ranges.

Elektrodenarrays können ebenfalls in den Körper eingebracht oder implantiert und/oder über Sender angesteuert werden.Electrode arrays can also be placed or implanted in the body and / or controlled by transmitters.

Genutzt werden die lateral zur Einstrahlrichtung gerichtete Wirkung der Wanderwellen, die über die Ausführung der Wanderwellenstrukturen festlegbare Ausführungscharakteristik und Eindringtiefe des Feldes sowie die lokal stark begrenzte räumliche Dissipation und Erwärmung im Gewebe.The effect of the lateral to the direction of the beam is used Traveling waves, which can be determined via the execution of the traveling wave structures Execution characteristics and penetration depth of the field as well as the locally strong limited spatial dissipation and warming in the tissue.

Spezielle Ausführungen entsprechend den formulierten Ansprüchen sind planare Elektrodenarrays, die entweder in der Geometrie des Trägers oder über den Verlauf der Elektrodenstreifen an eine bestimmte Aufgabe angepaßt sind.Special designs according to the formulated claims are planar Electrode arrays, either in the geometry of the carrier or over the course of the Electrode strips are adapted to a specific task.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Fig. 1 zeigt im oberen Teil (links) einen runden Elektrodenträger (15), der einen Durchmesser von etwa 15 mm aufweist. Auf die Oberflächen wurden ringförmige Elektroden (11, 12, 13, 14) planar mit den Methoden der Halbleitertechnologie prozessiert. Von den Ringelektroden gehen spindelförmige Elektroden (17) nach innen ab, wo sie an einem Trägerdurchbruch (16) enden. Dort, wo sich die Elektroden kreuzen, sind dünne Schichten auf die Ringelektroden zur Isolation aufgebracht. Bei Anlegen von 4 Hochfrequenzsignalen an die Zuführungen (11, 12, 13, 14), die jeweils um 90° phasenverschoben sind, entstehen im Elektrodenraum (17) zirkular wandernde Wellen. Das Bild rechts oben zeigt den 4-Phasen-Generator (19c). Fig. 1 shows in the upper part (left) a round electrode carrier ( 15 ) which has a diameter of about 15 mm. Annular electrodes ( 11 , 12 , 13 , 14 ) were processed planar on the surfaces using the methods of semiconductor technology. Spindle-shaped electrodes ( 17 ) go inwards from the ring electrodes, where they end at a carrier opening ( 16 ). Where the electrodes cross, thin layers are applied to the ring electrodes for insulation. When 4 high-frequency signals are applied to the feeds ( 11 , 12 , 13 , 14 ), which are each phase-shifted by 90 °, circularly traveling waves occur in the electrode space ( 17 ). The picture on the top right shows the 4-phase generator ( 19 c).

Im Bildteil rechts unten ist ein Ausschnitt aus einer Körperoberfläche (19b) gezeigt (z. B. Hautschichten eines Menschen), auf dessen Oberfläche sich eine Warze o. ä. (19a) befindet. Der Elektrodenträger (15) wird mit der Elektrodenseite auf die Körperoberfläche gelegt, so daß die Warze durch die Öffnung (16) hindurchragt oder zumindest unbedeckt ist. Zwischen den Elektrodenträger (15) und die Körperoberfläche kann noch ein Dielektrikum (Creme, Flüssigkeit, Folie) als Koppler zum Übertragen des Feldes angebracht werden. Der Vorteil der Wanderwellen ist es nun, daß die elektrischen Felder in etwa soweit in das Gewebe eindringen, wie der Abstand von 4 benachbarten Elektrodenstreifen beträgt. In größerer Tiefe überlagern sich immer mehr Elektrodensignale, so daß der Feldeinfluß schwindet. Da der Abstand der Elektroden technisch sehr leicht im mm-Bereich, jedoch auch bis hinunter in den Submikrometerbereich reduziert werden kann (bei etwa gleicher Breite der Elektroden), kann auch die Eindringtiefe des Feldes in dieser Größenordnung und Genauigkeit festgelegt werden. Die Wirkung dieser Felder ist komplex und läßt sich in physikalische und physiologische Anteile zerlegen.In the lower right part of the picture, a section of a body surface ( 19 b) is shown (e.g. skin layers of a human), on the surface of which there is a wart or the like ( 19 a). The electrode carrier ( 15 ) is placed with the electrode side on the body surface so that the wart protrudes through the opening ( 16 ) or is at least uncovered. A dielectric (cream, liquid, film) can also be attached between the electrode carrier ( 15 ) and the body surface as a coupler for transmitting the field. The advantage of traveling waves is that the electric fields penetrate into the tissue approximately as far as the distance from 4 neighboring electrode strips. At greater depths, more and more electrode signals are superimposed so that the field influence disappears. Since the spacing of the electrodes can be reduced technically very easily in the mm range, but also down to the submicrometer range (with approximately the same width of the electrodes), the depth of penetration of the field can also be determined in this order of magnitude and accuracy. The effect of these fields is complex and can be broken down into physical and physiological parts.

Aus physikalischer Sicht tritt bis zu einer Tiefe von etwa 2-8 Elektrodenabständen durch Energiedissipation eine geringfügige, gut dosierbare Erwärmung um Bruchteile bis zu maximal einigen °C auf. In einer Tiefe von ca. 2-4 Elektrodenabständen wird das Gewebe derart elektrisch polarisiert, daß durch die Wanderwellen laterale, mikromassageartige Kräfte auftreten. Die Kräfte sind jedoch viel zu klein, um Schäden in dem Gewebe hervorzurufen. Durch Änderung der Richtung läßt sich auch die Richtung dieser Kräfte umkehren. Bei geeigneter Beschaltung der Elektroden können auch Wanderwellen aufeinander zu oder voneinander weg laufen. Aus physiologischer Sicht tritt eine stimulierende Wirkung und sanfte Beeinflussung von Stoffwechselvorgängen auf dem Zellniveau als auch eine Anregung in Gewebe befindlicher Sensor- und Nervenzellen auf. Da die Schicht der Wirkungsentfaltung mit der Genauigkeit einer Zellage festgelegt werden kann, wird der therapeutische und prophylaktische Wert sichtbar. Empfehlenswerte Frequenzen und Wandergeschwindigkeiten der Wellen liegen im kHz- bis GHz-Bereich bei Amplituden von einigen mV bis zu 50 V, in der Regel einige Volt.From a physical point of view, penetrates to a depth of about 2-8 electrode spacings Energy dissipation a slight, well-controlled warming by fractions up to a maximum of a few ° C. At a depth of approx. 2-4 electrode distances Tissue is electrically polarized in such a way that lateral, Micromassage-like forces occur. However, the forces are far too small to cause damage in the tissue. By changing the direction, the Reverse direction of these forces. With a suitable wiring of the electrodes also traveling waves run towards or away from each other. From physiological Visibility has a stimulating effect and gentle influence Metabolic processes at the cell level as well as stimulation in tissue located sensor and nerve cells. Since the layer of unfolding with the accuracy of a cell site can be determined, the therapeutic and prophylactic value visible. Recommended frequencies and Wave speeds of the waves are in the kHz to GHz range with amplitudes from a few mV up to 50 V, usually a few volts.

Fig. 2 (oben) zeigt 2 wanderwellenerzeugende Elektrodenarrays (26a, 26b), die über die 4 Zuleitungen (21a, 22a, 23a, 24a und 21b, 22b, 23b, 24b) an einen HF-4- Phasengenerator angeschlossen sind. Als Trägermaterial (25) fungiert eine dünne Folie (z. B. Polyimid-Film). Die beiden Pfeile geben die möglichen Richtungen der Wanderwellen an. Fig. 2 (above) shows 2 traveling wave generating electrode arrays ( 26 a, 26 b), which via the 4 feed lines ( 21 a, 22 a, 23 a, 24 a and 21 b, 22 b, 23 b, 24 b) to one HF-4 phase generator are connected. A thin film (e.g. polyimide film) acts as the carrier material ( 25 ). The two arrows indicate the possible directions of the traveling waves.

Das Schnittbild (unten) zeigt die Topographie einer Körperoberfläche (29b) mit einer Erhöhung (29a), z. B. einem Wundverschluß. Über einen dielektrischen Koppler (28) wird der Elektrodenträger (25) mit Hilfe eines Andruckblocks (27) an die Topographie der Körperoberfläche angepaßt. Die Elektroden bleiben überall parallel zur Körperoberfläche. Dadurch wird es möglich, die Wirkung der Wanderfelder trotz Oberflächenkrümmung immer in der gleichen Tiefe des Gewebes zu entfalten (gestrichelte Linie). Auch das kann wieder mit der Genauigkeit von bis zu einer oder wenigen Zellagen erfolgen. In diesem Beispiel angestrebt ist eine Förderung der Wundheilung.The sectional image (below) shows the topography of a body surface ( 29 b) with an elevation ( 29 a), e.g. B. a wound closure. The electrode carrier ( 25 ) is adapted to the topography of the body surface by means of a pressure block ( 27 ) via a dielectric coupler ( 28 ). The electrodes remain parallel to the body surface everywhere. This makes it possible to always develop the effect of the traveling fields at the same depth of the fabric despite the surface curvature (dashed line). This can also be done with the accuracy of up to one or a few cell layers. The aim in this example is to promote wound healing.

Fig. 3 (oben) zeigt einen bandartigen flexiblen Elektrodenträger (35), der analog zu den Fig. 1 und 2 über 4 Zuleitungen (31, 32, 33, 34) mit HF-Signalen gespeist wird. Die Wanderwellen laufen folglich nach rechts oder links auf dem Band entlang. Im Bild darunter ist die Anbringung am Arm (36) eines Patienten gezeigt. Entweder mit oder ohne Koppler liegen die Elektroden um das Körperteil herum auf der Haut auf und werden ggf. noch durch Andruck mit einem Gurt, einer Spannvorrichtung oder einem Verband fixiert. Auf diese Weise lassen sich um den Arm oder um ein anderes Körperteil herumlaufende Wanderfelder konstanter Eindringtiefe erzeugen. Zeitliche oder periodische Wechsel der Wanderrichtung unterstützen die Wirkung oder rufen besondere physiologische Reaktionen hervor. Fig. 3 (above) shows a band-like flexible electrode carrier ( 35 ), which is fed analogously to FIGS. 1 and 2 via 4 feed lines ( 31 , 32 , 33 , 34 ) with RF signals. The traveling waves consequently run along the belt to the right or left. The image below shows the attachment to a patient's arm ( 36 ). Either with or without a coupler, the electrodes rest on the skin around the body part and may also be fixed by pressing with a belt, a tensioning device or a bandage. In this way, moving fields of constant penetration depth can be created around the arm or another part of the body. Temporal or periodic changes in the direction of migration support the effect or cause special physiological reactions.

Das Beispiel in Fig. 4 verdeutlicht eine Vorrichtungsausführung, bei der besonders kleinflächige Bereiche am Körper eines Patienten (hier am Kopf dargestellt) mit Wanderwellen behandelt werden. Auf einem Halbleiterchip (45a) von einigen 100 µm bis zu einigen cm-Größe werden ringförmige oder auch streifenförmige Elektroden (45b) geringer Dicke < µm) und sehr feiner Ausführung (Submikrometer- bis Mikrometerbreite) in großer Zahl prozessiert. Die Anbringungsart kann somit sehr genau bestimmten Körperpunkten angepaßt werden, beispielsweise solchen, wie sie bei der Akupunktur oder Akupressur bereits genutzt werden. Über die Leitung (41, 42, 43, 44) wird ein HF-Generator analog zum Ausführungsbeispiel 1 angeschlossen.The example in FIG. 4 illustrates a device embodiment in which particularly small areas on the body of a patient (shown here on the head) are treated with traveling waves. On a semiconductor chip ( 45 a) from a few 100 µm to a few cm in size, ring-shaped or strip-shaped electrodes ( 45 b) of small thickness <µm) and very fine design (submicron to micrometer width) are processed in large numbers. The method of attachment can thus be adapted very precisely to certain body points, for example those that are already used in acupuncture or acupressure. An HF generator analogous to embodiment 1 is connected via line ( 41 , 42 , 43 , 44 ).

Fig. 5 veranschaulicht einige mögliche Anbringungsarten wanderwellenerzeugender Elektrodenträger am Körper des Menschen (58). Im einzelnen handelt es sich um ringförmige (51), gurtartige (53), spiralige (52), bandartige (54), punktförmige (56) und meanderartige (57) Befestigungen der Elektrodenträger. Auch die Elektrodenformen, d. h. der Verlauf der Elektrodenstreifen kann diesen Geometrien folgen. Die dargestellten Flächen können dabei vollständig oder auch partiell mit Wanderwellenarrays besetzt sein. Es ist auch ein langzeitiger Einsatz mit einem batteriebetriebenen, transportablen Generator möglich. Es ist ersichtlich, daß bestimmte Pfade der Wanderwellenapplikation über die Bebänderung vorgegeben werden können. Obwohl eine Wirkung der Wanderwellen in mikroskopischer Tiefe abstimmbar liegt, kann auf diese Weise eine der Körperanatomie angepaßte Applikation (z. B. den Körper aufwärts oder abwärts oder ringförmig umwandernd) erfolgen. So lassen sich auch größere Körperflächen behandeln, ggf. Organe über die Geometrie der Elektrodenflächen selektiv oder vollständig mit Wanderwellen überstreichen. Fig. 5 illustrates some possible ways of attaching traveling wave generating electrode carriers to the human body ( 58 ). Specifically, these are ring-shaped ( 51 ), belt-like ( 53 ), spiral ( 52 ), band-like ( 54 ), point-shaped ( 56 ) and meandering ( 57 ) fastenings of the electrode carriers. The electrode shapes, ie the shape of the electrode strips, can also follow these geometries. The areas shown can be occupied completely or partially with traveling wave arrays. Long-term use with a battery-operated, portable generator is also possible. It can be seen that certain paths of the traveling wave application can be specified via the strapping. Although an effect of the traveling waves can be tuned to a microscopic depth, an application adapted to the anatomy of the body can be carried out in this way (e.g. moving up or down the body or moving in a ring). In this way, larger areas of the body can be treated, organs can be selectively or completely covered with traveling waves using the geometry of the electrode surfaces.

In Fig. 6 ist eine Elektrodenoberfläche eines Trägers (65) gezeigt, die einige 100 Mikrometer, aber auch einige Dezimeter groß sein kann. Über vier Anschlüsse (61, 62, 63, 64) werden die Generatorsignale angeschlossen. Hervorzuheben an dieser Ausführung ist, daß 2 verschiedene wanderwellenerzeugende Strukturen ganz unterschiedlicher Dimensionierung vorliegen (66, 67). Entsprechend ist auch die Eindringtiefe beim Auflegen auf ein Gewebe verschieden. Desweiteren ist die Wanderrichtung des Feldes in beiden Elektrodenanordnungen unterschiedlich; (67) aufwärts oder abwärts; (66) zentralgerichtet oder peripher verlaufend.In Fig. 6 an electrode surface of a carrier ( 65 ) is shown, which can be a few 100 micrometers, but also a few decimeters in size. The generator signals are connected via four connections ( 61 , 62 , 63 , 64 ). It should be emphasized in this embodiment that there are 2 different traveling wave-generating structures of very different dimensions ( 66, 67 ). Accordingly, the penetration depth when placed on a fabric is different. Furthermore, the traveling direction of the field is different in the two electrode arrangements; ( 67 ) up or down; ( 66 ) Central or peripheral.

Das Beispiel zeigt, in welcher Weise Kombinationseffekte und räumliche wie zeitliche Interferenzen der Wanderwellen ausgenutzt werden können. Zusätzlich variierbare Größen sind die Frequenzen und die Amplituden der Generatorsignale.The example shows how combination effects and spatial and temporal effects Interferences of the traveling waves can be exploited. Additionally variable Quantities are the frequencies and the amplitudes of the generator signals.

In speziellen Fällen kann die Feldstärke, die im Gewebe erzeugt wird, auch so hoch getrieben werden, daß es zu einer räumlich stark begrenzten Schädigung oder auch Abtötung von Zellen oder Zellagen kommen kann.In special cases, the field strength that is generated in the tissue can also be as high be driven that there is a spatially very limited damage or Killing cells or cell layers can come.

Claims (30)

1. Vorrichtung zur Applikation elektrischer Wellen in Gewebe, Organe oder technische Materialien dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Wellen elektrische Wanderwellen umfassen, die durch einen Frequenzgenerator zur Erzeugung mehrphasiger Spannungssignale mit Frequenzen zwischen einigen Hz und GHz und mindestens 3 streifenartig beabstandete, mit dem Frequenzgenerator verbundene Elektrodenarrays gebildet werden.1. Apparatus for applying electrical waves in tissues, organs or technical materials, characterized in that the electrical waves comprise electrical traveling waves, which are connected by a frequency generator for generating multi-phase voltage signals with frequencies between a few Hz and GHz and at least 3 strip-like spaced with the frequency generator Electrode arrays are formed. 2. Vorrichtung gemäß Aufgabe 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der Spannungssignale im Bereich von mV bis 50 V liegen.2. Device according to task 1, characterized in that the amplitudes of the Voltage signals are in the range from mV to 50 V. 3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays planar auf einem starren oder flexiblen Trägermaterial ausgebildet sind, das auf dem Applikationsbereich des Gewebes oder Organs mit oder ohne dielektrischen Koppler ortsfest fixierbar ist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrode arrays are planar on a rigid or flexible Carrier material are formed on the application area of the fabric or Organ can be fixed in place with or without dielectric coupler. 4. Vorrichtung zur Erzeugung und Applikation von hochfrequenten elektrischen Wanderwellen in Geweben und Organen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays Elektrodenstreifen umfassen, die parallel nebeneinander liegen und/oder wellenförmige, meanderförmige, zirkulare, eckige oder sich in Mustern wiederholende Strukturen bilden.4. Device for generating and applying high-frequency electrical Traveling waves in tissues and organs according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arrays comprise electrode strips which lying parallel next to each other and / or wavy, meandering, circular, form angular or repetitive patterns. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenstreifen radial nach außen und/oder in Gruppen von mindestens 3 Elektroden an mindestens 3 Zuführungsleitungen angeschlossen sind.5. Device according to one of the preceding claims, characterized that the electrode strips radially outwards and / or in groups of at least 3 Electrodes are connected to at least 3 supply lines. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Elektroden mit den Methoden der Halbleiterstrukturierungstechnologie auf einem starren Träger, insbesondere Glas oder Silizium, ausgebildet werden und mit einer submikrometerdicken Isolierschicht, wie Siliziumoxid, Lack oder andere dielektrische Schutzschichten, bedeckt sind.6. Device according to one of the preceding claims, characterized that the electrodes are based on the methods of semiconductor structuring technology a rigid support, in particular glass or silicon, are formed and with a submicrometer thick insulating layer, such as silicon oxide, lacquer or others dielectric protective layers are covered. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Elektroden auf einem flexiblen und/oder folienartigen Träger, z. B. Polyimidschicht, der auch partiell durchsichtig sein kann, ausgebildet werden oder das Trägermaterial an die Topographie des Körpers angepaßt wird und/oder später aushärtet.7. Device according to one of the preceding claims, characterized that the electrodes on a flexible and / or film-like carrier, for. B. Polyimide layer, which can also be partially transparent, are formed or the  Carrier material is adapted to the topography of the body and / or later hardens. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Elektroden aus hochleitfähigen Materialien wie Gold, Platin, Titan, Kupfer, Silber, Aluminium, Graphit, Wolfram oder Legierungen und Kompositionen daraus oder dotierten Halbleiter bestehen und diese erhaben und/oder planar in eine Oberfläche eingebettet sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized that the electrodes are made of highly conductive materials such as gold, platinum, titanium, copper, Silver, aluminum, graphite, tungsten or alloys and compositions thereof or doped semiconductors exist and these are raised and / or planar in a surface are embedded. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenarrays entweder direkt auf die Gewebe- oder Körperoberfläche aufgedrückt werden oder über einen Koppler, wie z. B. ein Gel, eine dielektrische Folie oder eine Flüssigkeit oder eine Gas- oder Luftschicht, aufgebracht werden, über deren Schichtdichte auch die Eindringtiefe der Felder beeinflußt wird.9. Device according to one of the preceding claims, characterized that the electrode arrays are either directly on the tissue or body surface be pushed open or via a coupler, such as. B. a gel, a dielectric film or a liquid or a gas or air layer, are applied over the Layer density also affects the depth of penetration of the fields. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Elektrodenarrays in ihrer Form irregulär sind und/oder in Mustern auf die Gewebe- oder Körperoberfläche aufgebracht werden.10. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the corresponding electrode arrays are irregular in shape and / or in patterns on the tissue or body surface. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Elektrodenarrays gleichzeitig oder alternierend oder in anderer zeitlicher Reihung zur Erzeugung gleich- oder verschieden schnell wandernder elektrischer Feldwellen angesteuert werden.11. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that different electrode arrays simultaneously or alternately or in another chronological order to generate the same or different speed migrating electrical field waves can be controlled. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Ansteuerung verschiedener solcher Elektrodenarrays an einem Körper mittels eines Computers gesteuert wird.12. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the type of control of various such electrode arrays is controlled on a body by means of a computer. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrodenarrays übereinander oder überlappend am Gewebe oder dem Körper befestigt sind.13. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that electrode arrays one above the other or overlapping on the tissue or attached to the body. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays aus modularen Systemen bestehen, die in Ketten, Flächen, Netzwerken, Bändern oder anderen geometrischen Figuren oder Verzweigungen auf der Gewebeoberfläche oder dem Körper befestigt werden. 14. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrode arrays consist of modular systems which in Chains, surfaces, networks, bands or other geometric figures or Branches can be attached to the surface of the tissue or the body.   15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays ultraminiaturisiert als Halbleiterchips ausgebildet sind.15. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrode arrays are ultraminiaturized as semiconductor chips are trained. 16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays drahtlos mit einem Sender angesteuert werden.16. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrode arrays are controlled wirelessly with a transmitter will. 17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler ferner Riemen, Bänder, Klammern, Verbände, Kleber, Creme oder sonstige mechanische Hilfsmittel umfaßt.17. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the coupler also straps, tapes, clips, bandages, Includes glue, cream or other mechanical aids. 18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Elektrodenträger Wanderwellen unterschiedlicher Wanderrichtung und/oder Wandergeschwindigkeit erzeugt werden.18. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that traveling waves different on an electrode carrier Direction of travel and / or walking speed are generated. 19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator und das Steuerteil in den Elektrodenträger integriert oder in dessen unmittelbarer Nähe angebracht sind, so daß eine mobile, den normalen Bewegungsgeschwindigkeiten der Organismen, insbesondere des Menschen, angepaßte Applikationseinheit entsteht.19. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the generator and the control part in the electrode carrier integrated or attached in its immediate vicinity, so that a mobile, the normal movement speeds of organisms, especially humans, adapted application unit is created. 20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträger in eine Oberfläche, z. B. eines Handschuhes oder eines Massagekörpers, ein Stirnband, eine Kopfkappe, ein Körperfutteral, einen Verband, Bekleidungsteile, Uhren, Brillen und ähnliches integriert sind und über dieses Element in Oberflächenkontakt oder sonstigen engen Kontakt (auch über ein Fluid) mit dem Körper gebracht wird, wobei dieses Element in der Massagetechnik übliche Bewegungen ausführen kann.20. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrode carrier in a surface, for. B. a glove or a massage body, a headband, a head cap, a body case, one Association, clothing parts, watches, glasses and the like are integrated and about this Element in surface contact or other close contact (also via a fluid) with brought to the body, this element common in massage technology Can perform movements. 21. Verfahren zur Beeinflussung von Materialzuständen, insbesondere von lebendem Gewebe, insbesondere zur Stimulierung von Stoffwechselvorgängen oder/und Reizen oder zur Behandlung von Gewebezuständen wie z. B. Warzen oder Leberflecken, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material oder Gewebe elektrische Wanderwellen appliziert werden. 21. Method for influencing material states, especially living ones Tissue, in particular for stimulating metabolic processes and / or stimuli or for the treatment of tissue conditions such. B. warts or moles, characterized in that electric traveling waves in the material or fabric be applied.   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe temporär oder langzeitig örtlich stimuliert wird.22. The method according to claim 21, characterized in that the fabric locally or temporarily stimulated. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme oder Abgabe von körpereigenen oder körperfremden Stoffen befördert oder behindert werden.23. The method according to any one of claims 21 and 22, characterized in that promotes the absorption or release of substances that are natural or foreign to the body or be hindered. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß über den Körper geschlossene Bandsysteme angebracht werden, über die um den Körper oder Teile desselben, wie Beine, Arme, Kopf usw. umlaufende Wellen erzeugt werden.24. The method according to any one of claims 21 to 23, characterized in that closed tape systems are attached over the body, over which the Body or parts of the same, such as legs, arms, head, etc., generate rotating waves will. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderwellen mit miniaturisierten oder ultraminiaturisierten Elektroden in der Nähe von oder auf Sinnesorganen oder innerhalb des Körpers oder in und an Körperöffnungen, vor allem aber auch am Kopf im Hirnbereich appliziert werden.25. The method according to any one of claims 21 to 24, characterized in that the Traveling waves with miniaturized or ultra-miniaturized electrodes near or on sensory organs or within the body or in and at body openings, but above all it can also be applied to the head in the brain area. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderwellen über drahtlos angesteuerte Elektroden in das Gewebe appliziert werden.26. The method according to any one of claims 21 to 25, characterized in that the Traveling waves can be applied to the tissue via wirelessly controlled electrodes. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß extrem immobilisierte Elektrodenarrays auf neuralgische Körperpunkte oder auch auf Stellen gesetzt werden, wie sie aus der Akupunktur und/oder Akupressur bekannt sind bzw. den Headschen Zonen entsprechen.27. The method according to any one of claims 21 to 26, characterized in that extremely immobilized electrode arrays on sensitive body points or on Positions are set as they are known from acupuncture and / or acupressure or correspond to Head's zones. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenarrays an dem Körper ganz oder teilweise in einer Flüssigkeit oder einem Gel bzw. in Moorbädern betrieben werden.28. The method according to any one of claims 21 to 27, characterized in that the Electrode arrays on the body in whole or in part in a liquid or Gel or be operated in mud baths. 29. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderwellen an technischen Oberflächen eingesetzt werden, um Phasenübergänge und/oder Strukturierungsvorgänge auszulösen oder zu modifizieren.29. The method according to claim 21, characterized in that the traveling waves on technical surfaces are used to phase transitions and / or Trigger or modify structuring processes. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrodentragenden Träger in den Körper implantiert werden.30. The method according to any one of claims 21 to 29, characterized in that the electrode-carrying carriers are implanted in the body.
DE19500691A 1994-12-13 1995-01-12 Appts. for application of electric fields to living tissue Ceased DE19500691A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19500691A DE19500691A1 (en) 1994-12-13 1995-01-12 Appts. for application of electric fields to living tissue

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9420735 1994-12-13
DE19500691A DE19500691A1 (en) 1994-12-13 1995-01-12 Appts. for application of electric fields to living tissue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19500691A1 true DE19500691A1 (en) 1996-06-20

Family

ID=6917930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19500691A Ceased DE19500691A1 (en) 1994-12-13 1995-01-12 Appts. for application of electric fields to living tissue

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19500691A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053751A1 (en) * 1997-05-30 1998-12-03 Goldberg S Nahum System and method for performing plate type radiofrequency ablation
WO2001032114A1 (en) * 1999-11-02 2001-05-10 Wizcare Ltd. Skin-gripper
EP1624837A2 (en) * 2003-05-16 2006-02-15 Waverx, Inc. Apparatus and method for the treatment of infectious disease in keratinized tissue

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053751A1 (en) * 1997-05-30 1998-12-03 Goldberg S Nahum System and method for performing plate type radiofrequency ablation
US6312426B1 (en) 1997-05-30 2001-11-06 Sherwood Services Ag Method and system for performing plate type radiofrequency ablation
WO2001032114A1 (en) * 1999-11-02 2001-05-10 Wizcare Ltd. Skin-gripper
WO2001032121A3 (en) * 1999-11-02 2001-11-22 Wizcare Ltd Skin-gripper
EP1624837A2 (en) * 2003-05-16 2006-02-15 Waverx, Inc. Apparatus and method for the treatment of infectious disease in keratinized tissue
EP1624837A4 (en) * 2003-05-16 2008-11-12 Waverx Inc Apparatus and method for the treatment of infectious disease in keratinized tissue

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10136402C2 (en) Physically active patch and method of manufacture
EP3119270B1 (en) Device for determining the state of a person&#39;s skin
US20190223938A1 (en) Device and methods for delivery of high frequency electrical pulses for non-thermal ablation
Wark et al. A new high-density (25 electrodes/mm2) penetrating microelectrode array for recording and stimulating sub-millimeter neuroanatomical structures
US4641633A (en) Electronic system for the activation, inhibition and/or modification of the development and functioning of cells, organs and organisms of living beings
US20180001078A1 (en) Arrays for Longitudinal Delivery of TTFields to a Body
DE102015017269B3 (en) Electronic stimulation system and device thereof for spinal ganglion
EP1809370B1 (en) Means for electrical stimulation of cutaneous sensory receptors
US4197851A (en) Apparatus for emitting high-frequency electromagnetic waves
EP2113284B1 (en) Device for stimulating a healing process
DE2757103A1 (en) ELECTRIC Wound Bandage
DE3340974C2 (en) Electrotherapy device
EP1916018A1 (en) Pulsed radiofrequency for intra-articular therapy of pain
DE19500691A1 (en) Appts. for application of electric fields to living tissue
CH673949A5 (en)
WO2003051181A3 (en) Electrical stimulation device and methods of treatment of various body conditions
EP2033575B1 (en) Method for continuously or step by step manufacturing of biomedical multiple electrodes for single use, and matrix electrode system consisting of same
DE8226546U1 (en) DEVICE FOR IMPACTING THE TISSUE OF A PATIENT WITH A HIGH-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELD TO PROMOTE HEALING
Hirata et al. Computation of induced electric field for the sacral nerve activation
US10556101B2 (en) Systems and methods for electrostimulation therapy of plants
KR101218188B1 (en) Intelligent Nerval element capable of communicating data with external module
US20130345782A1 (en) Electrode for subcutaneous electolipolysis
KR20090041658A (en) Microchip to be inserted in nerves
KR20190036960A (en) Kinesiology tape for acupressure massage
US10821287B2 (en) Bioelectrical modulation using rotating or spatially-selective electromagnetic fields

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWAN

8170 Reinstatement of the former position
8181 Inventor (new situation)

Free format text: FUHR, GUENTER, PROF.DR., 13127 BERLIN, DE VOIGT, ANDREAS DR., 10115 BERLIN, DE

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20130305