DE102006033304A1

DE102006033304A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zur Anwendung auf menschliches und tierisches Gewebe zur Produktionssteuerung von Phosphidiesterasen (PDE)-Typ-5-Hemmer

Info

Publication number: DE102006033304A1
Application number: DE102006033304A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Proxomed Medizintechnik 63755 Alzenau De GmbH
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie eine Verwendung von Drahtwindungen, beispielsweise in Form von Spulen, die von speziell ausgebildeten Strömen durchflossen werden. Das darüber hinaus entstehende elektromagnetische Feld dient zur lokalen Synthese von Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer in menschlichem oder tierischem Gewebe und findet Verwendung insbesondere im Bereich der Behandlung insuffizient peripher-terminaler Kapillarperfusionen so wie beispielsweise erektiler Dysfunktion. Die Beaufschlagung einer Spule mit Strom erfolgt bevorzugt gemäß der Darstellung von Figur 1.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, bestehend im Wesentlichen aus einer Spule und einem Generator zum Erzeugen eines oder mehrerer Ströme, wobei der Generator mit der Spule elektrisch verbunden ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf diese Vorrichtung für die Produktionssteuerung von Phosphodiesterase (PDEI-Typ-5-Hemmer im menschlichem oder tierischem Gewebe.

Hintergrund der Erfindung

Guanosin-3',5'-Monophosphat (cGMP) und Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer spielen in peripheren Blutbahnen sowie bei Kapillarperfusionen als auch bei erektilen Dysfunktionen eine wesentliche Rolle. Das als Second Messenger aktive zyklische Guanosin-3',5'-Monophosphat (cGMP) ist in Zellen an der glatten Muskulatur der peripher-, terminaler und Pulmonalgefäße in Abhängigkeit des Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer für deren Relaxans verantwortlich. Relaxation in Blutgefäßen führt insbesondere bei vaskulären glatten Muskulaturen zu Vasodilation. Im Gegensatz hierzu sorgt die Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5 für den Abbau des cGMP. Kommt ein Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer zu dem Prozess hinzu, wird der Abbau des cGMP verlangsamt, da die Synthese der Phosphodiesterase Typ 5 gehemmt wird. (Hampel V., et al (1995) offenbaren es in "Aviation of Activation of the cGMP-dependent protein kinase mimics the Stimulatory Effect of the nitric Oxide and cGMP on Calcium-gated Potassium Chanels in Physiol. Res." Abs. 95; 44(1): 39–44.) Kapillare, auf denen die Erfindung angewendet wird, sind in der Regel etwa 1 mm lang. Der Durchmesser erstreckt sich von 1–10 μm. Die Kapillaren haben weder Bindegewebe noch glatte Muskulatur, sondern bestehen nur aus einzelnen Endothelschichten, die von einer aus Kollagen und Mucopolysachariden bestehenden Basalmembran umgeben wird. Aufgrund der fehlenden vaskulären Muskulatur sind die Kapillaren nicht in der Lage zu dilatieren (expandieren) oder sich zu verengen. Durchblutungsregulation übernehmen die präkapillaren Sphinkter oder die präkapillaren Arteriolen. Gefäße mit einem Durchmesser größer von 10 μm besitzen bereits glatte Muskulatur, die die Durchmesserregulierung spontan selbständig übernehmen können, jedoch ohne Beteiligung des Sympathikus bzw. Parasympathikus und damit ohne Einfluss des Barorezeptors. Aus der Metaarteriole entspringen die Kapillaren, deren Anfangsteile mit den Sphinker umschlungen sind, und deren Zufluss für die metabolisch relevanten Kapillaren gesteuert werden (so auch in P. Carpentier et al, Atlas der Kapillaroskopie, 1983).

Grundsätzlich haben die Kapillaren zugleich eine Sonderstellung in der peripherterminalen Blutstrombahn, wie z. B. in Muskel- oder Lungengewebe. Analog gestaltet sich die Verteilung der Mikrogefäße und Kapillaren sowohl in der menschlichen als auch in der tierischen Muskulatur. Dabei ist der Relaxansmechnismus der glatten Muskulatur der Arteriolen, Venolen und präkapillaren Sphinkter gleichartig, da die Synthese der Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer auch hier den identisch biochemischen Prozessen folgt.

Die Erkenntnisse über den differenzierten Gefäßaufbau führten dazu, dass eine Vielzahl von Pharmaka entwickelt worden sind, die selektiv nur ausgewählte Gefäßabschnitten mit uniformen Gefäßradien angreifen, wie z. B. Sidenafil oder Verapamil.

So ist beispielsweise in der WO 2000/50011 A2 offenbart, dass cGMP-PDE-Typ-5-Hemmer eine selektive dilatative Wirkung auf bestimmte Gefäßarten, insbesondere auf die Pulmonal-, Peripher- und Penis-Gefäße zeigen. Auch Verapamil hat, so wie in der EP 0942719B1 ausgeführt, eine gefäßdilatative Wirkung, jedoch vorwiegend in der Region der Herzkranzgefäße.

Dadurch wird, wie bereits dargelegt, bewirkt, dass eine so genannte Heterogenität der Gefäßarten vorliegt, insbesondere bei identischer Verabreichung von Wirkstoffen. Somit ist in der Pharmazeutik die selektive Medikamentenwirkung durch die chemische Zusammensetzung der Wirkstoffe bestimmt.

Alternativ ist auch gemäß dem Stand der Technik vorgesehen, so genannte elektromagnetische Strahlung zu verwenden, deren Parameter wie Feldstärke, Frequenzmodulation und Anwendungsdauer variabel sind. Als Beispiel sei hier die Irritation einer kohärenten monochromatischen Laserstrahlung im Vergleich zur Röntgenstrahlung auf ein biologisches Gewebe genannt. Die Verwendung eines elektromagnetischen Feldes sehr niedriger Frequenz zur Beseitigung beispielsweise von Potenzstörungen wurde in der DE 42 31 888 A1 beschrieben. Die Verwendung niederfrequenter elektromagnetischer Felder bei der Magnetresonanz-Tomografie (MRT) bzw. Kernspintomografie am Menschen, die für diagnostische Zwecke den gesamten menschlichen Körper mit einer relativ hohen Feldstärke von bis zu 1,2 T (Tesla) und einer sehr niedrigen Frequenz durchdringen, zeigen im klinischen Alltag keinerlei Wirkung auf die so genannten Sphinkter oder auf glatte Muskulaturen. Selbst unterschiedliche Anwendungsdauern bis zu einigen Stunden manifestieren ebenfalls keine Wirkung.

So ist beispielsweise aus der DE 102 37 519 A1 eine elektromagnetische Therapie beschrieben, bei der eine Frequenz von bis zu 1.000 Hz (Hertz) verwendet wird. Eine entsprechende Auswirkung auf Sphinkter oder glatte Muskulatur kann jedoch aus diesen Druckschriften nicht entnommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mittels der mindestens zum Teil über elektromagnetische Felder eine Wirkung auf Kapillargefäße, insbesondere auf die Sphinkter und auf die glatte Muskulatur möglich ist. Die Wirkung soll daran festzustellen sein, dass sich der Durchmesser der Kapillargefäße ändert.

Lösung der Aufgabe

Der Kerngedanke der Lösung der Aufgabe ist es, mittels spezifisch gestalteter elektromagnetischer Felder lokal eine ausreichend effektive Produktion von Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer im menschlichen und/oder tierischem Gewebe zu produzieren.

Somit wird als Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, ein elektromagnetisches Feld mithilfe einer Spule und eines Generators, der entsprechende Ströme erzeugt, die durch die Spule fließen, vorzuschlagen, dass der Strom sinusförmig ist, ausschließlich aus Oberwellen besteht, die Oberwelle in einer Frequenz von 16Hz bis zu 10MHz vorliegt, wobei von einer Maximalamplitude ausgehend die Amplitude der Oberwellen abklingen und ab einer Minimalamplitude diese bis zu einer Maximalamplitude wieder ansteigen, wobei zusätzlich eine Frequenzverschiebung vorgesehen ist. Vorzugsweise ist diese Frequenzverschiebung 1/16 Hz (Hertz).

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung führt überraschend zur Dilatierung von speziellen Gefäßarten im menschlichen und tierischen Gewebe, vergleichbar mit Pharmaka wie Sidenafil (VIAGRA^®) oder Verapamil, wobei im Gegensatz zur Erfindung die Pharmaka nur mit speziell ausgewählten Gefäßarten in Interaktion treten, obwohl sie nach einer oralen Einnahme im gesamten Kreislauf vorhanden sind.

Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Erfindung keine chemischen Stoffe beinhaltet, sondern ausschließlich aus einer Darreichungsform von elektromagnetischen Wellen besteht. Die Applikation erfolgt transdermal bzw. extrakorporal und ist definiert über Dosis und Applikationszeit. Die Applikation selbst hat eine Wirkung, die räumlich bis zu 4 Stunden im Gewebe begrenzt ist. Überraschend wirkt sie dilatativ auf Gefäße und glatte Muskulatur und auf die fibrilen Bündel präkapillärer Sphinkter, d. h. auf die Gefäße im Durchmesser von 2–32 μm, die vom Nervensystem, d. h. vom Sympathikus abgekoppelt sind.

Somit ist von besonderer Bedeutung bei der Erfindung, dass eine Gefäßsegmentierung bzw. – selektivität vorliegt, da eine Vielzahl an unterschiedlichen Gefäßen im menschlichen Organismus mit differenzierten Funktionen, Regulationsaufgaben und Mechanismen verbunden sind. Die Regulation sämtlicher Gefäße hängt von der Art und dem Durchmesser eines Gefäßes ab. Große Gefäße werden durch die Erregung oder Hemmung des Sympathikus und in seltenen Fällen des Parasympathikus geregelt. Es wird über Adrenozeptoren an den Gefäßen der Zielorgane vermittelt. Es gibt verschiedene Arten von Adrenozeptoren, beispielsweise Alpha- oder Beta-Rezeptoren. Diese lassen sich in weitere Untergruppen unterteilen. Wie nun ein Blutgefäß auf die Erregung durch elektromagnetische Wellen reagiert, hängt von der Zusammensetzung der Alpha- und der Beta-Rezeptoren ab, da diese fast immer gleichzeitig vorkommen und zumeist entgegengesetzte Wirkung vermitteln.

An sich aktivieren elektromagnetische Breitbandsignale mit intensiven Feldstärken vor allem negative bzw. unerwünschte biologische Reaktionen und verursachen unter anderem eine Dämpfung notwendiger Zellarruptosen. Folglich wird die gewünschte Wirkung neutralisiert oder gedämpft, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit die unerwünschte Gegenwirkung schließlich überwiegt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine optimale Kombination aus Frequenz-, Amplitudenmodulation und Applikationsdauer entscheidend für die Anwendung ist. Alle anderen elektromagnetischen Frequenzen und Amplitudenmodulationen, außer die, wie sie erfindungsgemäß vorgeschlagen ist, haben nur einen geringen oder keinen signifikanten Einfluss auf die Synthese der Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die ausgewählte Amplitude für die entsprechenden Oberwellen über einen Zeitraum, von beispielsweise 30 Minuten stetig ansteigt und wiederum bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei beispielsweise dem Dreifachen der Ausgangsamplitude stoppt. Bevorzugt kann die 10. Oberwelle 10 MHz erreichen.

Vorteilhafterweise wird zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes der Strom durch die Dirac-Funktion mit der Amplitude

beschrieben, wobei f₀ von 10 kHz bis 1 MHZ oder bis 10 MHz periodisch moduliert und die Amplitude von A = 3,5 mT bis 10 mT in 30 Minuten analog ansteigt und n die Anzahl der harmonischen Oberwellen über der Zeitfunktion darstellt.

Vorteilhafterweise ist die Spule mit dem Generator in der Lage, sinusförmige Wellen auch simultan, d.h. als Summe im Frequenzbereich von 16Hz–10 MHz und wahlweise mit zeitvariabler Amplitude und/oder zeitvariabler Frequenz.

Durch die Wirkung dieser elektromagnetischen Wellen, die mit den definierten Parametern erzeugt werden, ergeben sich unterschiedliche Anwendungsgebiete. Ein Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Verwendung des elektromagnetischen Felds auf den menschlichen und tierischen Körper insbesondere zur Produktionsteuerung von Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer.

Eine weitere Verwendung dient zur Behandlung von Kapillarperfusionen.

Ebenfalls kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von pulmonalen Erkrankungen verwendet werden.

Somit bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, dass sie lokal, d. h. dort, wo sich das elektromagnetische Feld ausbreitet, zum einen Wirkung auf die präkapillären Sphinkter ausübt und zum anderen auf die Fibrillenbündel der glatten Muskulatur. Dort wird eine entsprechende Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer erzeugt, die zur Erweiterung der Kapillaren und zur Relaxation der Kapillaren und damit Vergrößerung und damit einer besseren Durchflussgeschwindigkeit führt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.

Zeichnungen
Es zeigen:
1 Darstellung des Verlaufs der Frequenz, der an die Spule der erfindungsgemäßen Vorrichtung angelegt wird;
2 eine grafische Darstellung der Durchmesserverteilung der Kapillaren, Venolen und Arteriolen im menschlichen Gewebe (insbesondere Penisgewebe) sowohl im Vergleich mit einer erektilen Dysfunktion und 30 Minuten nach Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine schematische Darstellung der Gefäßdurchmesser, Verteilung der Kapillaren, Venolen und Arteriolen im menschlichen Gewebe, insbesondere Penisgewebe, wobei ED für erektile Dysfunktion und EF erektile Funktion nach 30 Minuten der Anwendung der Erfindung steht;
4 eine grafische Darstellung der Geschwindigkeit der roten Blutzellen in Abhängigkeit von ED = erektile Dysfunktion und EF = erektile Funktion nach 30 Minuten der Anwendung der Erfindung;
5 Eine schematische Darstellung der funktionellen Kapillardichte an tierischem Gewebe.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung, die in der Regel aus einer Spule besteht, die mit einem Generator elektrisch gekoppelt ist. Der Generator dient dazu, Ströme zu erzeugen, die durch die Spule fließen. Die Spule selbst erzeugt aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaft ein elektromagnetisches Feld, das im Spulenumkreis wirkt.
Die Spule selbst kann auf unterschiedliche Art und Weise dargestellt werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Spule eben ausgebildet ist, so dass die Spule selbst schneckenartige Windungen aufweist. Die freien Enden der schneckenartigen Spule sind bevorzugt über elektrische Kabel mit dem Generator verbunden. Um eine extrakorporale Anwendung zu ermöglichen, ist vorzugsweise vorgesehen, die Spule in einer Manschette unterzubringen. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, die Spule in einen hautfreundlichen Kautschuk einzubetten, so dass das Hilfsmittel auf der Haut anbringbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der Spule sieht vor, diese vergleichbar mit einem Ultraschallkopf in ein Kunststoffgehäuse einzuführen, so dass auch intrakorporale Anwendungen möglich sind. Hilfsmittel insbesondere für diese Applikation können in der Art und Weise vorgesehen sein, dass die Richtung des wirkenden Magnetfeldes durch definierte Halterungen der Spule bzw. der Vorrichtung, in der die Spule angeordnet ist, unverzüglich durch die anwendende Person erkennbar sind.
Zur Behandlung von unterschiedlichen Krankheitsbildern ist jeweils die Vorrichtung derart aufgebaut, dass sie aus einer Spule und einem Generator besteht, wobei der Generator definierte Ströme bereitstellt. Die Ströme, beziehungsweise deren Frequenzspektrum und Amplituden, sind in 1 dargestellt.
Die Ströme weisen sinusförmige Amplituden auf, wobei ausschließlich Oberwellen Anwendung finden. Von einem Amplitudenmaximum ausgehend klingt die Amplitude über eine definierte Zeit auf eine definierte Minimalamplitude ab und steigt dann wieder an. Vorzugsweise ist eine Frequenzverschiebung zwischen den Maximalamplituden von 1/16 Hz vorgesehen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass mit Dauer der Anwendung eine vorteilhafte Ausführung darin besteht, anstelle die Amplituden gleichmäßig zu gestalten, das in der oberen Figur von 1 dargestellte Spektrum derart zu verändern, dass die Amplituden sich innerhalb von einer definierten Zeit verdreifachen oder vervierfachen. Eine bevorzugte Größe ist, dass sich innerhalb von 30 Minuten vorzugsweise linear das Amplitudenmaximum jeweils verdreifacht.
Bevorzugt wird zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes der Strom durch die Dirac-Funktion mit der Amplitude
beschrieben ist, wobei f₀ von 10 kHz bis 1 MHz oder 10 MHz periodisch moduliert und die Amplitude von A = 3,5 mT bis 10 mT in 30 Minuten analog ansteigt und n die Anzahl der harmonischen Oberwellen über der Zeitfunktion darstellt Erst durch diese entsprechenden Vorgaben tritt eine Wechselwirkung mit den Kapillargefäßen ein, so dass eine Produktion der Phosphodiesterase (PDE)-5-Hemmer erzielt wird.
Grundsätzlich haben die Kapillaren zugleich eine Sonderstellung in der peripherterminalen Blutstrombahn, wie z. B. im Muskel- oder Lungengewebe. Analog gestaltet sich die Verteilung der Mikrogefäße und Kapillaren, so wie es in 2 dargestellt ist. Hieraus ist ersichtlich, dass insbesondere im Durchmesserbereich der Kapillaren von 6–12 μm eine außerordentliche Vergrößerung des Durchmessers nach der Anwendung erreichbar ist.
Die hier dargestellte Messung erfolgte im Penisgewebebereich, so dass hieraus Schlüsse gezogen werden können in der Art, dass erektile Dysfunktionen durch diese Anwendung minimiert werden können.
Das Ergebnis unterstreicht auch die Darstellung in 2, dass der Gefäßdurchmesser sich nach der Anwendung erheblich vergrößert. Auch die Geschwindigkeit der roten Blutzellen, so wie es in 4 dargestellt ist, erhöht sich erheblich nach der Anwendung. Die funktionelle Kapillardichte, die im tierischen Gewebe insbesondere im Pulmonalgewebe dargestellt ist. Auch hier wird eine entsprechende Vergrößerung der Dichte nach der Behandlung verifiziert.
Somit beschränkt sich die Vorrichtung und auch die Verwendung der dargestellten Vorrichtung mit dem gemäß in 1 dargestellten Frequenz nicht nur ausschließlich auf die hier ausgeführten Anwendungen. Vielmehr findet die Verwendung der Vorrichtung überall dort ihren Einsatz, wo eine Wechselwirkung in Abhängigkeit der Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer zur Relaxation von Blutgefäßen und Sphinkter gewünscht ist.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes für die Produktion von Phosphodiesterase (PDE)-Typ-5-Hemmer im menschlichen oder tierischem Gewebe, bestehend im Wesentlichen aus einer Spule, einem Generator zur Erzeugung eines oder mehrerer Ströme, wobei der Generator mit der Spule elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom sinusförmig ist, ausschließlich Oberwellen umfasst, die jeweilige Oberwelle in einer Frequenz von 16Hz bis zu 10MHz vorliegt, wobei von einer Maximalamplitude ausgehend die Amplituden der Oberwellen auf eine Minimalamplitude abklingen und von hier aus bis zu einer Maximalamplitude wieder ansteigen und zusätzlich eine Frequenzverschiebung zwischen den Maximalamplituden vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzverschiebung periodische 1/16 Hz sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Amplitude über die Zeit bis zu einer Endmaximalamplitude steigt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endmaximalamplitude innerhalb von 30 Minuten auf den dreifachen Wert ansteigt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule räumlich eben ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einer der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes der Strom durch die Dirac-Funktion mit der Amplitude
beschrieben ist, wobei f₀ von 10 kHz bis 10 MHz periodisch moduliert und die Amplitude von A = 3,5 mT bis 10 mT in 30 Minuten analog ansteigt und n die Anzahl der harmonischen Oberwellen über der Zeitfunktion darstellt.
Vorrichtung nach mindestens einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in einer Manschette angeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in Kautschuk gegossen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in Kautschuk gegossen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule zur intrakorporalen Anwendung in einem Kunststoffstift angeordnet ist, der durch korporale Oeffnungen führbar ist.