DE69836816T2

DE69836816T2 - Elektrode mit gesteuertem stromfluss

Info

Publication number: DE69836816T2
Application number: DE69836816T
Authority: DE
Inventors: Jens Fallbrook AXELGAARD
Original assignee: Axelgaard Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Axelgaard Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JP2002506364A; US5904712A; DE69836816D1; WO1998056455A1; EP1009474B1; AU7831998A; EP1009474A4; US6038485A; EP1009474A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf transkutane Elektroden und richtet sich insbesondere auf eine Elektrodenanordnung zum Bereitstellen einer verbesserten Behandlung von physischen Mängeln wie z.B. Schwellen von Gelenken, Gewebeheilung, Muskel-Umerziehung, Beeinträchtigung des Kreislaufs, Gelenkfunktionsstörung und Haftungsstörungen.
Nerven- und Muskelzellen sind erregbar, da sie Wirkungspotentiale abgeben können und demgemäß kann eine elektrische Stimulation von Nerven und Muskelmembranen ein solches Wirkungspotential hervorrufen. Damit ein Wirkungspotential hervorgerufen wird, müssen die Intensität der Stimulierung und die Impulsdauer ausreichend sein, damit sie einen Schwellenwert überschreiten. Diesbezüglich erfordern Muskelmembranen längere Impulsdauern aufgrund ihrer höheren Kapazität. Um diesen Schwellenwert zu erreichen, müssen somit transkutane Elektroden nicht nur genau auf der Haut angeordnet werden, sondern auch mit ihr gekoppelt sein, um eine ausreichende Stromdichte an einen bestimmten Querschnittsbereich des Körpergewebes bereitzustellen. Dies ist ein sehr wichtiger Faktor beim Steuern der Reaktion des biologischen Gewebes auf eine Stimulierung. In der Regel ist die resultierende Reaktion auf das Gewebe größer umso größer die Stromdichte ist.
Bekannte Elektroden, wie in dem US-Patent Nr. 4,736,752 aufgezeigt, lehren, die Stromdichte durch eine Elektrode mittels eins Tintenleiter-Anordnungsbereichs zu steuern.
Die Anordnung der Elektroden ist ein weiterer Faktor, welcher die Stromdichte und dementsprechend die Reaktion des Gewebes beeinflusst. Dies ist zurückzuführen auf die Tatsache, dass die Impedanz von Haut, Knochen und Fettgewebe variiert und dementsprechend die Anordnung von Elektroden über diesen Geweben einen bedeutenden Effekt auf den Stromfluss in dem umgebenden Gewebe haben wird. Außerdem kann die Ausrichtung der Elektroden auch die Reaktion des darunter liegenden Gewebes stark beeinträchtigen. Muskelgewebe ist z.B. beinahe viermal so leitfähig in Längsrichtung seiner Fasern als in Querrichtung.
Außerdem hängt die Stromdichte an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Gewebe auch von der Elektrodenanordnung ab, ihrer Fähigkeit, sich einem Körperteil anzupassen, der Körpersteifheit und einem Kopplungsmittel, um einen Kontakt mit geringer Impedanz zwischen der Elektrode und der Hautoberfläche bereitzustellen.
Es ist demgemäß oft erwünscht, eine Einrichtung bereitzustellen, welche die von einer Elektrode bereitgestellte Stromdichte dynamisch steuert. Eine solche dynamische Steuerung würde nicht nur die falsche Anbringung der Elektrode in einem Bereich, der für die Stimulation bestimmt ist, ausgleichen, sondern auch die biologische Reaktion auf die von der Elektrode bereitgestellten Strompulse maximieren. Wie oben erwähnt wurde, kann es sein, dass ein zu geringer Strom nicht die erwartete physiologische Reaktion bewirkt. Somit wird durch ein wirksames Design der Stromdichte ein unnötiger Strom eliminiert, welcher dem Patienten mehr Unannehmlichkeiten bereiten könnte und die Effektivität der Elektrode reduziert.
Die US 4,422,461 beschreibt eine Elektrode für eine verbesserte elektrische Verteilung des Stroms sowie für einen besseren persönlichen Komfort. Die Elektrode hat ein geringes Profil und beinhaltet eine Verstärkung aus einem haftenden Kunststoffmaterial, welches an der Hautoberfläche eines Patienten haften soll. Die Kombination des leitenden Filmmaterials mit einer metallischen Verstärkung liefert eine endliche Impedanz der ausgeglichenen Stromverteilung.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Elektrodensystem, welches durch die Steuerung der Stromdichte gekennzeichnet ist, wodurch die Elektrode nicht nur für eine Stromdichte für eine spezifische Anwendung an einem Gewebe optimiert wird, sondern auch Ungleichheiten beim Anordnen der Elektrode auf einer Hautoberfläche ausgleicht. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine sequentielle Steuerung der Stromdichte, um die Behandlung von unterschiedlichen physischen Mängeln zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Das obengenannte Ziel wird gelöst durch eine Elektrode gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.
Eine transkutane medizinische Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet generell eine elektrisch leitende Gittereinrichtung mit einer Mehrzahl von Anordnungen von elektrischen Leitern zum Steuern der Stromverteilung der gerichteten elektrischen Impulse zusammen mit einer Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Kommunikation mit der leitenden Gittereinrichtung zum Ermöglichen einer selektiven Elektrisierung der elektrischen Leiter in jeder Anordnung. Durch eine selektive Elektrisierung der Leiter wird die Stromdichte der Elektrode gesteuert und über einen Bereich der Elektrode variiert. Dadurch kann die Stromdichte der Elektrode einfacher optimiert werden, wodurch eine fehlerhafte Anordnung der Elektrode auf der Haut eines Patienten ausgeglichen und die Kopplung der Impulse mit dem darunter liegenden Gewebe maximiert werden kann. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind auch Mittel vorgesehen zum Stützen der elektrisch leitenden Gittereinrichtung sowie Mittel zum lösbaren Koppeln der Mittel zum Stützen der elektrisch leitenden Gittereinrichtung an einem Körper über Hautgewebe.
Insbesondere kann die Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung eine flexible leitende Folie zusammen mit einem leitenden Haftmittel beinhalten, welches auf einer Seite der flexiblen leitenden Folie angeordnet ist, um die flexible leitende Folie an den Körper eines Benutzers elektrisch zu koppeln. Leitende Gittereinrichtungen sind vorgesehen und auf einer anderen Seite der flexiblen leitenden Folie angeordnet, um die Stromverteilung durch die leitende Folie und das leitende Haftmittel in den Körper des Benutzers zu steuern. Bei dieser Ausführungsform kann das leitende Gitter mindestens eine Anordnung von Tintenleiterbahnen aufweisen. Außerdem sind Einrichtungen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der leitenden Gittereinrichtung vorgesehen.
Insbesondere bei dieser Ausführungsform weist die leitende Gittereinrichtung eine Mehrzahl von Anordnungen von Tintenleiterbahnen auf und die Elektrode weist weiterhin eine Isoliereinrichtung auf, die zwischen der Anordnung angeordnet ist, um eine elektrische Kommunikation zwischen den Anordnungen zu verhindern. Dieses Merkmal ermöglicht eine isolierte Elektrisierung der Anordnungen und stellt die Schichtelektrode bereit, die die Anordnung von mehreren Elektroden auf der Oberfläche effektiver realisiert als mit separaten einzelnen Elektroden möglich ist. Diese Kombination ist nicht nur effektiv zum Steuern der Stromdichte an einer bestimmten Stelle, sondern auch zum progressiven Bewirken einer Stimulierung an einer sich progressiv bewegenden Stelle, was im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
Die vorliegende Erfindung bietet eine leitende Gittereinrichtung, welche eine Mehrzahl von Anordnungen mit Tintenleiterbahnen beinhaltet, wobei jede der Mehrzahl der Anordnungen sich zumindest teilweise überlappen und die Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mindestens eine Verbindungsleitung aufweist, die mit jeder der Mehrzahl von Anordnungen verbunden ist, um eine selektive Elektrisierung einer Gruppe von Anordnungen zu ermöglichen, um die Stromdichte durch die flexible leitfähige Folie und das leitende Haftmittel zu ändern.
Eine vorteilhafte Elektrode kann ein leitendes Gitter beinhalten, welches aus einer Mehrzahl von leitfähigen Tintenflecken oder -punkten besteht und die Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung kann eine Verbindungsleitungseinrichtung aufweisen, welche mit jedem der Tintenleiterpunkte verbunden ist, um eine selektive Elektrisierung mindestens eines Tintenleiterpunkts zu ermöglichen, um die Stromdichte durch die flexible leitende Folie und das leitende Haftmittel zu ändern. Auf diese Weise wird jede Kombination von Tintenpunkten elektrisiert, um sie an die Stromdichte der Elektrode anzupassen. Außerdem eignet sich diese Ausführungsform durch die einzelnen Tintenleiterpunkte für eine digitale Steuerung, d.h. jeder Punkt kann separat elektrisiert werden, um verschiedene gewünschte Muster zu erzeugen, um eine gewünschte Stromdichte zu bewirken, die für das spezifische darunter liegende Gewebe geeignet ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die leitende Gittereinrichtung der Elektrode eine Mehrzahl von Anordnungen von Tintenleiterbahnen, wobei die Anordnungen einander in Längsrichtung überlagern, wodurch eine sequentielle Elektrisierung jeder Anordnung entlang der Längsrichtung möglich wird. Dies wiederum ermöglicht das Anlegen einer elektrischen Stimulierung an den Körper des Benutzers, um eine sequentielle peristaltikähnliche Stimulierung der darunter liegenden Muskeln zu bewirken.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Elektrode Anordnungen von leitenden Gittern in einem rechtwinkligen Muster zum Ermöglichen einer sequentiellen oder gleichzeitigen Elektrisierung der Anordnungen zum Steuern der Stromverteilung in einem rechtwinkligen Muster.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet weiterhin die Verbesserung einer jeglichen geeigneten transkutanen medizinischen Elektrode zum Leiten von Impulsen in den Körper eines Benutzers, wobei die Verbesserung beinhaltet: eine elektrisch leitende Gittereinrichtung mit einer Mehrzahl von Anordnungen von elektrischen Leitern zum Steuern der Stromverteilung der gelenkten elektrischen Impulse und eine Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der elektrischen Gittereinrichtung zum Ermöglichen einer selektiven Elektrisierung der elektrischen Leiter in jeder Anordnung.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Abgeben von elektrischen Impulsen an den Körper eines Benutzers vorteilhaft, welches folgende Schritte beinhaltet: elektrisches Koppeln einer Elektrode mit einer Mehrzahl von leitenden Gittern darin an den Körper eines Benutzers mit einem leitenden Haftmittel und danach sequentielles Elektrisieren der leitenden Gitter zum Stimulieren der darunter liegenden Muskeln in einer peristaltischen Weise.
Ebenfalls vorteilhaft ist ein Verfahren zum Abgeben von elektrischen Impulsen an den Körper eines Benutzers, welches die Schritte aufweist: Elektrisches Koppeln einer Elektrode mit einer Mehrzahl von darin enthaltenen leitenden Gittern an einen Körper eines Benutzers mit einem leitenden Haftmittel und Bereitstellen von elektrischen Impulsen an mindestens eines der leitenden Gitter zum Stimulieren eines darunter liegenden Muskels. Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Detektieren eines elektrischen Signals, das von dem darunter liegenden Muskel erzeugt wird und in Reaktion darauf, Bereitstellen eines elektrischen Impulses an mindestens ein weiteres der leitenden Gitter. Dieses Verfahren wird wiederholt bis zu einer maximalen Signalstärke und übermittelt; danach werden die elektrischen Impulse dem/den leitenden Gitter oder Gittern bereitgestellt, wodurch das maximale gesandte Signal erhalten wird. Auf diese Weise kann ein Biofeedback-Verfahren zum Verabreichen von elektrischen Impulsen an den Körper eines Benutzers realisiert werden, welches selbst-korrigierend oder selbst-optimierend ist und dadurch die Effektivität der verwendeten Elektroden bedeutend verbessert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, betrachtet in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die transkutane medizinische Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine repräsentative leitende Gittereinrichtung zeigt, die an einer leitenden Folie zum Steuern der Stromverteilung angeordnet ist;
2 einen Querschnitt der Elektrode von 1 entlang einer Linie 2-2, die eine flexible leitende Folie, ein leitendes Haftmittel, das auf einer Seite der flexiblen leitenden Folie aufgebracht ist, und ein leitendes Gitter, das auf einer anderen Seite der flexiblen leitenden Folie aufgebracht ist, zeigt;
3 eine Darstellung der Stromdichte, die durch Verwenden der in 1 gezeigten Elektrode über einer Hautoberfläche erreicht wird;
4 eine Draufsicht auf eine Elektrode, bei welcher darüber liegende Anordnungen von leitenden Gittern in einem geradlinigen Muster verwendet werden, um eine sequentielle oder gleichzeitige Elektrisierung der Anordnungen zum Steuern der Stromverteilung in geradliniger Weise zu ermöglichen;
5 eine Querschnittsansicht der Elektrode von 4 entlang der Linie 5-5;
6 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher leitende Gitteranordnungen einander in Längsrichtung überlagert sind, um das Anlegen einer elektrischen Stimulierung an den Körper eines Benutzers zu ermöglichen, um eine sequentielle peristaltikartige Stimulierung der darunter liegenden Muskeln zu bewirken; und
7 zeigt eine Elektrode mit einer Mehrzahl von leitenden Punkten zum Ermöglichen einer selektiven Elektrisierung zum Ändern der Stromdichte durch die Elektrode.
Detaillierte Beschreibung
In Bezug auf 1, zeigt diese eine Elektrode 10 gemäß bestimmten Merkmalen der vorliegenden Erfindung, welche im allgemeinen eine flexible, leitende Folie 12 beinhaltet, die aus einer beliebigen, geeigneten mit Kohlenstoff beaufschlagten elastomerischen Folie gebildet sein kann, die einen geeigneten Oberflächenwiderstand von zwischen ca. 10³ Ohm/Quadrat und ca. 10⁴ Ohm/Quadrat, z.B. ca. 5000 Ohm/Quadrat und einen transversalen Widerstand von zwischen ca. 10³ und ca. 10⁵ Ohm/Quadrat, z.B. ca. 10⁴ Ohm/Quadrat hat. Geeignete Polycarbonat-, Polyolefin- und Polyvinylchlord-Folien sind erhältlich z.B. von 3-M Manufacturing Company und Rexam Graphics. Ein leitendes Haftmittel 14, das auf einer Seite 18 der leitenden Folie 12 aufgebracht ist, bietet eine Einrichtung zum elektrischen Koppeln der flexiblen, leitenden Folie 12 an den Körper eines Benutzers (nicht gezeigt in 1 und 2). Ein beliebiges geeignetes leitendes Haftmittel kann verwendet werden, wie z.B. die von Valleylab, Inc., Boulder, Colorado or ProCam Medical, Chicopee, Massachusetts hergestellten.
Auf einer anderen Seite 20 der leitenden Folie 12 ist ein höchst leitfähiges Gitter 24 angeordnet, welches eine Einrichtung zum Steuern der Stromverteilung durch die flexible leitende Folie 12 und das leitende Haftmittel 14 in den Körper eines Benutzers bereitstellt. Das leitende Gitter 24 ist mit Tintenleiterbahnen 26 gebildet, die an einer leitenden Folie 12 angeordnet sind. Die Leiterbahnen können aus einer beliebigen geeigneten Mischung von Tinten einschließlich Kohlenstoff, Metallen, wie z.B. Silber oder Kupfer, gebildet sein.
Es sollte klar sein, dass die Leitfähigkeit des leitenden Gitters 24, d.h. der Tintenleiterbahnen 26, viel größer ist als die Leitfähigkeit der flexiblen, nur leicht leitenden Folie 12, um die Stromverteilung durch die leitende Folie 12 zu steuern. Bei einem Oberflächenwiderstand von ca. 5000 Ohm/Quadrat und einem transversalen Widerstand von ca. 10⁴ für die Folie 12, sollte der Widerstand der Tintenleiterbahnen ca. 1 bis ca. 10 Ohm/cm betragen.
Der Unterschied in der Leitfähigkeit oder Widerstand zwischen der Folie 12 und den Linien 26 ermöglicht eine genaue Steuerung der Stromverteilung, welche z.B. nicht mit einer nichtleitenden Folie oder einer stark leitenden Folie erreicht werden kann. Tatsächlich können Tintenleiterbahnen 26 von unterschiedlicher Leitfähigkeit verwendet werden, um den Strom durch die leitende Folie anzupassen, welche eine Dicke von bis zu ca. 3 Milli-Inch, z.B. 1 Milli-Inch betragen kann.
Das leitende Gitter 24 wird durch eine Verbindungsleitung 30 elektrisiert, wodurch eine Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem leitenden Gitter 24 und den einzelnen Tintenleiterbahnen 26 darin bereitgestellt wird.
Die Elektrode 10 gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich deutlich von dem US-Patent 4,736,752, bei welchem ein leitendes Tintengitter an einer nicht leitenden flexiblen Verstärkungsfolie verwendet wird, z.B. Polyethylen oder dergleichen. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine leitende Folie verwendet, auf welcher zusätzliche Tintenleiterbahnen angeordnet oder aufgedruckt sind, um eine Stromverteilung durch die flexible leitende Folie 12 und das Haftmittel 14 in den Körper eines Benutzers bereitzustellen und zu steuern. Diesbezüglich liefert die Stromverteilung, die durch die Elektrode 10 von 1 bereitgestellt wird, eine Stromverteilung über ihre 5 cm Seiten, was in 3 gezeigt ist, welche die normalisierte Stromverteilung in dreidimensionalem Format und die Einheitlichkeit, die durch die erfindungsgemäß hergestellte Elektrode 10 erreicht wird, zeigt. Die Verwendung der leitenden Folie liefert ein weiteres Element der gesteuerten Stromverteilung, das nicht von dem US-Patent 4,736,752 vorweggenommen ist. Die Breite und Dicke der Bahnen 26, gezeigt in 2, können auch verwendet werden, um die Stromdichte, die die Elektrode 10 liefert, weiter zu steuern. Die Stränge oder Filamente 32 der Verbindungsleitung 30 können an dem leitenden Gitter 24 in beliebiger herkömmlicher Weise angeklebt oder daran mit Presspassung befestigt werden.
Bedeutenderweise liefert die Elektrode 10 einen Baustein oder ein Element für die Elektrode 40, z.B. wie in 4 gezeigt ist. Bei der Elektrode 40 ist eine Anzahl von Anordnungen 42, 44, 46 von Tintenleiterbahnen 50, 52, 54 bereitgestellt, wobei die Bahnen einander überlappen können und Isolierschichten 60 beinhalten können, die zwischen den Anordnungen 42, 44 angeordnet sind, die auf eine flexible leitende Folie 64 aufgebracht sind, was in 5 gezeigt ist. Die Isolierschicht 60 kann aus einem beliebigen geeigneten nicht leitfähigen Folienmaterial gebildet sein, wie beispielsweise Polyethylen und die Dicke der Isolierschicht 60 sowie die leitenden Folien 12, 64 können 3 mm oder weniger betragen, um eine ausreichende Flexibilität der Elektroden 40, 44 bereitzustellen, die unterschiedlichen Körperkonturen entsprechen. Es sollte klar sein, dass Perforationen oder Löcher 70 in einer nicht leitenden Folie je nach Bedarf vorgesehen sein können, um deren Flexibilität zu stärken und eine gewünschte Konformität für unterschiedliche Körperteile bereitzustellen. Sowohl die Perforation 70 als auch deren Anordnung hängen natürlich von der Elektrode 10, der Größe und der Dicke der verwendeten Folien 64, und den Isolierschichten 60 ab.
Es sollte auch klar sein, dass bei einer Anzahl von unterschiedlichen Gittern 24, 42, 44, 46 Muster verwendet werden können, um die Verteilung genau anzupassen. Solche Muster sind in dem US-Patent Nr. 4,736,752 gezeigt. Es sollte auch klar sein, dass in 4 und 5 keine Verbindungsleitungen, um die Darstellung der Anordnung der Gittermuster 42, 44, 46 auf der leitenden Folie 64 klar darzustellen. Diese Verbindungsleitungen, die insbesondere für eine Anordnung oder Gitter 24 gezeigt sind (1), liefern eine Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit jeder der Mehrzahl von Gittern oder Anordnungen 42, 44, 46, welche eine selektive Elektrisierung einer oder mehr oder einer Gruppe von Anordnungen ermöglicht, um die Stromdichte durch die flexible leitende Folie 64 und das leitende Haftmittel 72 zu ändern.
Wie in 4 gezeigt ist, kann die Mehrzahl von Anordnungen 42, 44, 46 und Leiterbahnen 50, 52, 54 so angeordnet sein, dass die Mehrzahl von Anordnungen 42, 44, 46 sich zumindest teilweise überlappen. Wenn sie in einem rechtwinkligem Muster angeordnet sind, was in 4 gezeigt ist, ermöglichen die Anordnungen 42, 44, 46 eine sequentielle oder gleichzeitige Elektrisierung in einer geraden Linie.
Bedeutenderweise kann eine der Anordnungen 42 als ein Sensor für elektrische Signale verwendet werden, welche von einem darunter liegenden Muskel (nicht gezeigt in 4) erzeugt werden, um ein Verfahren zum Abgeben von elektrischen Impulsen an den Körper eines Benutzers bereitzustellen, was im folgenden detaillierter beschrieben wird.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform 80 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie an einem Bein 82 eines Benutzers angeordnet werden kann, welche eine Mehrzahl von Anordnungen oder Gittern 84 beinhaltet, die an einer leitenden Folie 86 angeordnet sind, was oben in Verbindung mit den Ausführungsformen 10 und 40, gezeigt in 1 bis 5 beschrieben ist, außer dass die Anordnungen einander in Längsrichtung überlagern, was durch Pfeil 90 gezeigt ist, so dass eine selektive Elektrisierung durch die Leitung 92, die jede der Anordnungen 84 miteinander verbindet, zeitlich nacheinander in Längsrichtung 90 vorgesehen sein kann, um eine sequentielle peristaltikähnliche Stimulierung der darunter liegenden Muskeln (nicht gezeigt) zu bewirken.
Es sollte klar sein, dass die Position der Elektrode 80 an dem Bein 82 nur zur Veranschaulichung gezeigt ist und die gesamte Verwendung der Elektrode 80 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern für die Anwendung an jedem Körperteil geeignet ist, an welchem eine peristaltikähnliche Stimulierung der darunter liegenden Muskeln dienlich wäre.
7 zeigt eine Elektrode, die an einem unteren Rückenabschnitt 102 des Benutzers 104 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Tintenleiterpunkten 106 vorgesehen, wobei jeder Punkt 106 mit einer Verbindungsleitung 108 verbunden ist, um eine selektive Elektrisierung mindestens eines Tintenleiterpunkts 106 zu ermöglichen, um die Stromdichte durch einen leitenden Film oder Folie 110 und ein leitendes Haftmittel (nicht gezeigt) zu ändern, was verwendet wird, um die Elektrode 100 an dem Benutzer 104 zu befestigen. Elektrisierung jeder Kombination von Tintenleiterpunkte 106 ist durch einen Stimulator und eine Steuervorrichtung 116 gegeben, welche beliebige herkömmliche elektrische/elektronische Geräte zum Bereitstellen von elektrischen Impulsen für die Stimulation sein können. Außerdem können einer oder mehr der Tintenleiterpunkte 118 als ein Empfänger von elektrischen Signalen verwendet werden, so dass der elektrische Impuls an benachbarte Tintenleiterpunkte 106 geliefert wird und geändert werden kann, um die darunter liegenden Muskeln zu stimulieren, was eine maximale Wahrnehmung des Signals von den Empfängern 118 zur Folge hat.
In Bezug nun auf 5 können alle Elektroden 10, 40, 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Reservoir 120 mit einem therapeutischen Mittel beinhalten, welches für eine Iontophorese geeignet ist, und in einem Wirkverhältnis mit einer der Anordnungen 54 von Tintenleiterbahnen 46 angeordnet ist. Dieses Wirkverhältnis kann ein Einbetten des Mittels in dem Film oder separates Stützen des Mittels sein, damit elektrische Impulse von dem Gitter 46 durch das aktive Mittel in die Haut eines Patienten gelangen oder übertragen werden, was bei der Iontophorese wohlbekannt ist. Somit kann das Gitter 46 verwendet werden, um ein therapeutisches Mittel separat in die Haut zu übertragen, was erwünscht sein kann sowohl für die Behandlung eines Leidens als auch zum Narkotisieren von Oberflächenabschnitten des Körpers, während andere leitende Gitter 42, 44 für eine spezifische Behandlung durch transkutane Impulse verwendet werden können.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Verabreichen von elektrischen Impulsen an den Körper eines Benutzers durch Verwendung der darin beschriebenen Elektrode 80, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: elektrisches Koppeln einer Elektrode 80 mit einer Mehrzahl von darin enthaltenen leitenden Gittern 84 an den Körper eines Benutzers und danach sequentielles Elektrisieren der leitenden Gitter 84 zum Stimulieren darunter liegenden Muskeln in peristaltikähnlicher Weise.
Ein Verfahren zum Schicken von elektrischen Impulsen durch den Körper eines Benutzers unter Verwendung von Elektroden 40, 100 beinhaltet die Schritte des elektrischen Koppelns der Elektroden 40, 100 mit einer Mehrzahl von leitenden Gittern 42, 44, 46 oder Punkten 106 an den Körper eines Benutzers und danach Bereitstellen von elektrischen Impulsen an mindestens eines der leitenden Gitter 42, 44, 46 oder Punkte 106 an einen darunter liegenden Muskel. Ein elektrisches Signal, das von dem darunter liegenden Muskel erzeugt wird, wird erkannt und in Reaktion darauf werden elektrische Impulse mindestens einem weiteren der leitenden Gitter 42, 44, 46 oder Punkte 106 zugeführt. Dieses Verfahren wird wiederholt bis ein maximales elektrisches Signal erkannt wird und danach werden elektrische Impulse an das leitende Gitter, Punkte oder Gitter bereitgestellt, wodurch ein maximal wahrgenommenes detektiertes Signal erhalten wird. Somit kann das Senden von Impulsen durch die Elektrode durch Auswahl der Elektrisierung der Gitter 42, 44, 46 oder Punkte 106 optimiert werden.
Obwohl oben spezifische transkutane medizinische Elektroden gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, um die Art und Weise zu zeigen, wie die Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Dementsprechend sollten alle Modifikationen, Variationen oder entsprechende Anordnungen, welche sich dem Fachmann ergeben, als im Rahmen der Erfindung liegend, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist, betrachtet werden.

Claims

Transkutane medizinische Elektrode (10, 40, 80), die aufweist: eine flexible, leitende Folie (12, 64); ein leitendes Haftmittel (14, 72), das auf einer Seite (18) der flexiblen, leitenden Folie (12, 64) angeordnet ist, um die flexible, leitende Folie (12, 64) an dem Körper eines Benutzers elektrisch zu verbinden; eine leitende Gittereinrichtung (24), die an einer anderen Seite (20) der flexiblen leitenden Folie (12, 64) angeordnet ist, um die Stromverteilung durch die flexible leitende Folie (12, 64) und das leitende Haftmittel (14, 72) in den Körper des Benutzers zu steuern, wobei die leitende Gittereinrichtung (24) eine Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) aufweist; eine Isoliereinrichtung (60), die zwischen den Anordnungen (42, 44, 46, 54) angeordnet ist, um eine elektrische Kommunikation zwischen den Anordnungen (42, 44, 46, 54) zu verhindern; und eine Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der leitenden Gittereinrichtung (24).
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 1, wobei die leitende Gittereinrichtung (24) die genannte Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) aufweist, wobei die Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) sich jeweils zumindest teilweise überlappen und die Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mindestens eine Verbindungsleitungseinrichtung (30, 92) aufweist, die mit jeder der Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) verbunden ist, um eine ausgewählte Elektrifizierung einer Gruppe von Anordnungen (42, 44, 46, 54) zu ermöglichen, um die Stromdichte durch die flexible leitende Folie (12, 64) und das leitende Haftmittel (14, 72) zu ändern, wobei die Gruppe aus mindestens zwei der Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) besteht.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 1, wobei die leitende Gittereinrichtung (24) die genannte Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) umfasst, wobei die Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) sich jeweils zumindest teilweise überlappen und die Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung eine Verbindungsleitungseinrichtung (30, 92) aufweist, die mit jeder der Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) verbunden ist, um eine gewählte Elektrifizierung mindestens einer der Anordnungen (42, 44, 46, 54) zu ermöglichen, um die Stromdichte durch die flexible leitende Folie (12, 64) und das leitende Haftmittel (14, 72) zu steuern.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 1, wobei die leitende Gittereinrichtung (24) eine Vielzahl von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) aufweist und die Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung eine Verbindungsleitungseinrichtung (30, 92) aufweist, die mit jeder Tintenleiterbahn (26, 50, 52, 54) verbunden ist, um eine ausgewählte Elektrifizierung mindestens einer Tintenleiterbahn (26, 50, 52, 54) zu ermöglichen, um die Stromdichte durch die flexible leitende Folie (12, 64) und das leitende Haftmittel (14, 72) zu ändern.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 1, wobei die leitende Gittereinrichtung (24) die Vielzahl von Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) aufweist, wobei jede Anordnung (42, 44, 46, 54) zumindest teilweise eine andere Anordnung (42, 44, 46, 54) überlagert.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 5, wobei die Anordnungen (42, 44, 46, 54) einander überlagern entlang einer Längsrichtung entlang den Anordnungen (42, 44, 46, 54), um eine sequentielle Elektrifizierung jeder Anordnung (42, 44, 46, 54) entlang der Längsrichtung zu ermöglichen.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 5, wobei die Anordnungen (42, 44, 46, 54) einander in einem rechteckigen Muster überlagern, um eine sequentielle oder gleichzeitige Elektrifizierung der Anordnungen (42, 44, 46, 54) zum geradlinigen Steuern der Stromverteilung zu ermöglichen.
Elektrode (10, 40, 80) nach Anspruch 1, welche weiterhin ein Reservoir (120) mit einem therapeutischen, für eine Iontophorese geeigneten Mittel aufweist, welches in einem Wirkverhältnis mit einer der Anordnungen (42, 44, 46, 54) von Tintenleiterbahnen (26, 50, 52, 54) angeordnet ist.