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Elektrotherapeutisches Gerät
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Elektrotherapie mit vom Patientenstrom weitgehend unabhängigem Strom verschiedenster Kurvenform, wobei das Gerät vollkommen mit Transistoren bestückt ist. Zur elektrotherapeutischen Behandlung von Patienten sind bisher die verschiedensten
Geräte bekannt. Die meisten dieser Apparate sind mit Röhren bestückt. Die mit Transistoren bekannten
Anordnungen haben den Nachteil, dass der Patientenstrom bei sich veränderndem Patientenwiderstand keinen Konstantstromcharakter aufweist. Da dies in der Elektromedizin eine wichtige Forderung ist, konnten sich bisher transistorbestückte Geräte nicht durchsetzen.
Bei Röhrengeräten wird die Stromkonstanz in erster Linie durch hochohmige Ausgänge erreicht, wozu relativ hohe Ausgangsspannungen erforderlich sind. Diese hohen Ausgangsspannungen haben den
Nachteil, dass sie zu Verbrennungen führen können.
Da für medizinische Zwecke Ströme verwendet werden, die in Form von Impulsströmen mit 1 bis
2 sec Dauer und 2 bis 3 sec Pausen mit Transistor-Multivibratoren nur mittels Elektrolytkondensatoren schaltungstechnisch durchführbar sind, weisen die bisherigen Transistorschaltungen für diesen Zweck auch eine zu grosse Inkonstanz auf.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch behoben, dass die Endstufe aus einem npn-Siliziumtransistor besteht, dessen Emitter mittels eines regelbaren Widerstandes auf dem negativen Bezugspunkt der Treiberstufe liegt, während die Basis über einen Strombegrenzungswiderstand direkt mit dem Kollektor des Treiber-pnp-Transistors verbunden ist, wobei der Emitter dieses pnp-Transistors mit der positiven Bezugsleitung der vorgeschalteten Stufe verbunden ist, während der Kollektor über einen Arbeitswiderstand seine Spannung von der gemeinsamen negativen Bezugsleitung erhält ; dass weiters der Patientenkreis einerseits an den Kollektor des npn-Transistors und anderseits an einer positiven Versorgungsleitung angeschlossen ist ;
zwischen der positiven Versorgungsleitung und dem Emitter befindet sich ein Spannungsteilerwiderstand. Durch diese Schaltung wird erreicht, dass der regelbare Stromeinstellungswiderstand, mit dessen Hilfe der Patientenstrom eingestellt wird, als Gegenkopplungswiderstand wirkt, wobei die Gegenkopplung bei höheren Stromstärken abnimmt.
Da dieser Gegenkopplungswiderstand stromabhängig ist und auf die Basis des npn-Transistors als Vorspannung wirkt, ergibt sich eine dem Stromverstärkungsfaktor des Endtransistors entsprechende Gegenkopplung, die jede Stromänderung im Patientenkreis ausgleicht, wobei der Ausgleich bei kleinen Stromstärken grösser ist als bei den grossen Stromstärken, so dass, wenn eine grosse Stromstärke eingestellt ist, und der Patientenwiderstand sich auf sehr hohe Werte ändert, die Gegenkopplung nicht wirksam wird, so dass der Strom abnimmt und damit keine Schädigung des Patienten eintreten kann.
Durch die Gleichstromkopplung mit dem Treibertransistor wird die Impulsform vollkommen erhalten ; der Spannungsteilerwiderstand zwischen der positiven Versorgungsleitung und dem Emitter bewirkt, dass ständig ein Strom über den regelbaren Einstellwiderstand fliesst und dadurch der Strom vollkommen auf 0 zurückgeregelt werden kann.
Erfindungsgemäss wird die Basis der Treiberstufe von zwei oder mehreren Steuerschaltungen gleichzeitig gesteuert. Hiedurch wird erreicht, dass sich verschiedene Kurvenformen gegenseitig beeinflussen und daher neue Kurvenformen erhalten werden. Hiedurch ist es z. B. möglich, einen Multivibrator als Schwellstromerzeuger zu verwenden, wobei zwischen den Pausen in der die
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Treiberstufe nicht durchgesteuert ist, kürzere Impulse von einer zweiten Schwingschaltung durchkommen. Ausserdem sind in den Ankopplungsleitungen Widerstandsnetzwerke, Tiefpässe eingefügt.
Diese bewirken, dass die von den Multivibratoren bzw. von den Steuerschaltungen kommenden
Rechteckkurven in entsprechend langsam ansteigende und abfallende Kurvenformen verwandelt werden.
Durch Abschalten der Querkapazitäten dieser Tiefpassfilter können diese Netzwerke unwirksam gemacht werden und Rechteckkurven dem Endtransistor zugeführt werden. Durch entsprechende Schalter kann die Wirkung der einzelnen Multivibratoren ausgeschaltet oder zugeschaltet werden. Erfindungsgemäss sind diese Schalter vor den Netzwerken angebracht. So wird zur Galvanisation die Basis des Treiber-pnp-Transistors über einen Widerstand mit dem negativen Bezugspunkt verbunden, wobei dieses Umschalten vor den Kapazitäten der Netzwerke stattfindet, damit beim Ausschalten dieser
Spannung und Umschalten auf Impulsströme der Stromfluss des Impulsstromes nicht sofort stattfindet, sondern erst nach Ladung der Kapazität eintritt. Hiedurch wird erreicht, dass die Impulsströme automatisch eingeschlichen werden.
Auf diese Weise kann eine exakte Spitzenstrommessung durchgeführt werden, da die darauffolgenden Transistoren immer vollkommen durchgesteuert werden und die Umschaltung von Galvanisation auf Schwellstrom ohne vom Patienten gespürt zu werden, durchgeführt werden kann. Die Galvanisationsstromstärke entspricht hiebei der Spitzenstromstärke des Impulses im Patientenkreis. Zu diesem Zwecke ist es notwendig, dass zumindest die Kondensatoren eines Netzwerkes nicht abschaltbar sind, nämlich die, in denen die Umschaltung auf Galvanisation erfolgt. Am zweckmässigsten ist es hiebei die Schwellstromanordnung zu verwenden, da hier die grösste Zeitkonstante erreicht wird.
Erfindungsgemäss sind die Serienwiderstände zumindest eines Netzwerkes regelbar, hiebei kann auch der Abgriff des Kondensators verändert werden oder der Widerstand direkt verändert sein. Hiedurch wird erreicht, dass bei Impulsströmen die Anstiegszeit regelbar ist, wobei die Schaltanordnung dermassen erfolgt, dass die Auf-bzw. Entladung des Kondensators über einen Transistor erfolgt, der stromgegengekoppelt ist, so dass ein konstanter Ladestrom und hiemit ein konstanter Anstieg stattfindet. Um das Messinstrument für die Patientenstromanzeige nicht von Hand aus auf verschiedene Messbereiche umschalten zu müssen, ist in Serie zum Patientenstromkreis ein Relais mit seiner Wicklung eingeschaltet, wobei diese Wicklung mit einer Zenerdiode und einem Serienwiderstand überbrückt ist, zu dem parallel ein Elektrolytkondensator liegt.
Die Schaltkontakte des Relais sind mit dem Shunt des Messinstrumentes, welches ebenfalls in Serie zum Patientenkreis liegt, in Schaltverbindung. Übersteigt der Patientenstrom eine gewisse Stärke, die entsprechend dem Messbereich durch die Wicklung des Relais festgelegt ist, spricht das Relais an und ein Zusatzshunt wird parallel zum Messinstrument geschaltet. Da die Wicklung des Relais bei weiterem Ansteigen des Stromes überlastet würde, übernimmt die parallelgeschaltete Zenerdiode nach Erreichen einer gewissen Grenzspannung einen Teilstrom.
Gleichzeitig wird mit dem Relais ein Kontrollämpchen geschaltet, so dass eine optische Anzeige des erhöhten Messbereiches gegeben ist. Zur Bereichumschaltung ist auch eine Zenerdiode direkt geeignet, wobei in Serie zum Instrument ein Widerstand liegt und parallel hiezu die Zenerdiode mit Serienwiderstand. Die Messbereichsanzeige erfolgt hiebei durch eine magnetische Anzeigevorrichtung, die mit dem Zenerstrom betrieben wird.
Die Erfindung ist an einem Beispiel näher erläutert, u. zw. zeigt Fig. l ein Schaltbild eines derartigen Apparates ; Fig. 2 eine Impulsschaltung.
In Fig. l liegt im Emitterkreis des npn-Endtransistors--l--der regelbare Stromeinstellungswiderstand --1--. Der Kollektor des Treiber-pnp-Transistors--3-ist über den Strombegrenzungswiderstand--4--mit der Basis des npn-Transistors --1-- verbunden. --5--
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ist ein Multivibrator zur Erzeugung des Schwellstromes.--9--ist ein Tiefpassfilter, das den Anstieg der Impulsströme des Multivibrators mittels eines regelbaren Widerstandes --10-- beliebig einstellbar macht.--11--ist der Abschalter für die Kondensatoren--42--.
Ein Mehrlochschalter--12-- dient zur Einschaltung des Schwellstromes oder zur Umschaltung auf Galvanisation bzw. zur Abschaltung dieses Kreises.--13--ist ein Tiefpassfilter, welches den Schwellstrom formiert und gleichzeitig beim Umschalten von Galvanisation auf Impulsströme das langsame Einschleichen der Impulsströme ermöglicht. Der Schalter--12--befindet sich vor dem Tiefpassfilter, so dass
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Impulsbreite.
Die Sägezahnspannungsdauer abzüglich der Impulsdauer bestimmt die Pausenlänge, daher müssen die einstellbaren Widerstände--17 und 18--an die beiden Steuerschaltungen gekoppelt sein und die Kondensatoren --15 und 16-- dermassen eingestellt sein, dass der Regelbereich der regelbaren Widerstände eine konstante Pausendauer ergibt. Die Konstanz der Pausendauer wird durch die
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ebenfalls mit dem regelbaren Widerstand--17 und 18--gekoppelt, damit sich bei der kleinen Impulsbreite die Anstiegsverzögerung mit schmäler werdendem Impuls verkleinert, da sonst der Impuls unterdrückt werden würde.
Durch die Umschalter--20, 21--, die miteinander gekoppelt sind, wird
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möglichst kleinem Reststrom und bewirkt durch seine hohe Stromgegenkopplung, dass die Kondensatoren --15-- mit konstantem Ladestrom aufgeladen werden. über den Anschluss--31-kann gleichzeitig die Horizontalablenkung einer Kathodenstrahlröhre angeschlossen werden. Hiedurch
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Multivibrator-23-dientFig. 2 zeigt eine beim Gerät nach Fig. 1 verwendbare Impulsschaltung, bei der vom Transistor - über einen Widerstand--36--zum Serientransistor--37--eine Schaltverbindung besteht. Wenn nach Aufladung der Kondensatoren --39-- über den Serientransistor-37-die Schaltspannung der Vierschichtdiode--40--erreicht ist, schliesst diese den Kondensator kurz. Durch
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stromlos ist, nicht aufladen. Nach Umschalten des monostabilen Multivibrators, wobei die Zeit durch den Kondensator--43--und dem regelbaren Basiswiderstand bestimmt ist, werden die Transistoren - 35 und 37--leitend und der Kondensator --39-- lädt sich langsam auf.
Diese Schaltmassnahme bewirkt, dass während der Impulsdauer die Sägezahnschaltung blockiert ist und daher die Pausendauer zwischen den Impulsen nur durch die Sägezahndauer bestimmt ist.
Impulsdauer und Pausendauer sind daher unabhängig voneinander regelbar. Die Ankopplung der nächsten Stufe an den Multivibrator kann auch an Transistor--35--erfolgen. Zur regelbaren Anstiegsverzögerung der Impulse kann ausser einem Tiefpassfilter auch eine Miller-Integratorschaltung in bekannter Weise Verwendung finden. In diesem Falle ist es zweckmässig, eine Kombination von Tiefpassfiltern und Miller-Integratoren durchzuführen, um den Abfall getrennt einstellen zu können.
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