AT392590B - Einrichtung bestehend aus einer tragbaren behandlungsvorrichtung und einem testinstrument zur ueberwachung der behandlungsvorrichtung - Google Patents

Description

AT 392 590 B

Die Erfindung betrifft eine tragbare Behandlungsvorrichtung zum Behandeln eines lebenden Körpers mit einem elektrischen Behandlungssignal, das in einem Signalerzeuger erzeugt wird und über Elektroden dem Körper zugeführt wird, und ein Testinstrument zur Überwachung der Behandlungsvorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung für das elektrische Behandlungssignal. 5 Eine Behandlungsvorrichtung dieser Art ist aus früheren Anmeldungen desselben Erfinders, nämlich der US-PS 4,459,988 und der US-PS 4,509,520, bekannt Diese bekannte Behandlungsvorrichtung dient zur Stimulation der Osteogenese in einem lebenden Körper und umfaßt ein tragbares Stimulatorinstrument, welches von einem Patienten während der Behandlung getragen werden kann. Ein klinisches Steuerinstrument das im Gewahrsam eines Arztes oder einer anderen, das Behandlungsprogramm leitenden Person verbleiben kann, dient 10 zur periodischen Überwachung des Zustandes des Stimulatorinstrumentes und zur Ablesung der darin registrierten

Daten während des Behandlungsverlaufes. Weiters ist aus der US-PS 4,505,275 ein Stimulationssystem mit einer individuellen Behandlungseinheit und einer klinischen Behandlungseinheit bekannt

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine neue und verbesserte elektrische Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die wenig Gewicht hat wenig Energie verbraucht sowie einfach und leicht 15 herzustellen und zu gebrauchen ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch - eine Schaltung in der Behandlungsvorrichtung zur Erzeugung eines dem Strom und/oder der Spannung des Behandlungssignales entsprechenden Analogsignales, - einen durch ein Abfragesignal vom Testinstrument aktivierten A/D-Umsetzer in der Behandlungsvor- 20 richtung zur Erzeugung eines Digitalsignales aus dem Analogsignal, - ein mehrstelliges Speicher-Flip-Hop in der Behandlungsvorrichtung zur Speicherung des Digitalsignales, und - ein Schieberegister in der Behandlungsvomchtung zur Aufnahme des Inhaltes des Speicher-Flip-Flops, - wobei durch vom Testinstrument zugeführte, auf das Abfragesignal folgende Täktsignale der gespeicherte 25 Inhalt des Schieberegisters zur Übertragung an das Testinstrument zu Anzeigezwecken aus dem

Schieberegister ausgegeben wird.

Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung umfaßt ein kleines, tragbares Gehäuse, das einen batteriebetriebenen elektrischen Oszillator und einen Verstärker enthält, die zur Lieferung eines alternierenden Signals von Ultraschallfrequenz und vorbestimmtem Strom und Spannung an Elektroden, die am Körper eines zu 30 behandelnden Patienten angelegt sind, verbunden sind. Ein einstellbares Zeitgebermittel im Gehäuse steuert die Energieanspeisung des Oszillators und des Verstärkers und anderer Schaltkreise im Gehäuse gemäß einem gewählten Programm. Batteriespannung und Elektrodenstrom und -Spannung werden abgefühlt, und Mittel zur Auslösung hörbarer und sichtbarer Signale zur Warnung des Patienten im Falle, daß die äbgefühlten Werte für die richtige Behandlung nicht angemessen sind, sind vorgesehen, sodaß rechtzeitig Abhilfe geschaffen werden kann. 35 Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung entspricht das Analogsignal alternierend dem jeweiligen Wert des Stromes und dem jeweiligen Wert der Spannung des Behandlungssignales.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine in der Behandlungsvorrichtung vorgesehene, gleichzeitig mit der Zuführung des Behandlungssignales an die Elektrode Taktimpulse erzeugende Taktimpulsquelle und einen ebenfalls in der Behandlungsvomchtung vorgesehenen Digitalzähler zur Zählung von 40 Taktimpulsen als Maß für die Dauer der Stromzuführung an die Elektroden, wobei der Ausgang des Digitalzählers in das Schieberegister aufgrund des Abfragesignales vom Testinstrument ladbar ist und aus dem Schieberegister (113) zur Übertragung an das Testinstrument zu Anzeigezwecken durch die auf das Abfragesignal folgenden Täktsignale ausgebbar ist

Zur Ermöglichung der Reproduktion der äbgefühlten Elektrodenspannungs- und -Stromdaten mittels des 45 Testinstrumentes werden die abgefühlten Wate dem Analog/Digital (A/D)-Signalwandler im Gehäuse zugeführt, da normalerweise unbetätigt und nicht energieversorgt ist Da A/D-Wandler kann nach Empfang eines periodisch wiederkehrenden Synchronisationssignales vom getrennten Testinstrument aktiviert und betrieben waden, wenn die Behandlungseinrichtung damit verbunden ist. Jedes Mal, wenn da A/D-Wandler so betrieben wird, wandelt er gemultiplexte Analogdaten, die die äbgefühlten Elektrodenstrom- und Spannungswerte darstellen, in codierte 50 Digitaldaten um, was in Halteregistem in der Behandlungseinrichtung gespeichert wird. Nach Empfang des nächsten Synchronisationssignales werden die Strom- und Spannungsdaten und die Behandlungszeitdaten in das Schieberegister eingegeben und der Reihe nach zum Testinstrument als Reaktion auf vom letzteren empfangene Taktimpulse voschoben und mit den Synchronisationsimpulsen synchronisiert.

Vorzugsweise sind die Steuerkreiskomponenten in einem Chip mit integriertem Schaltkreis inkorporiert, 55 wobei der Oszillator und sein Verstärker und bestimmte andere Komponenten, wie Referenzspannungsquellen, separat mit dem Chip auf einer Platte mit gedruckter Schaltung im Gehäuse montiert sind.

Zwecks Reproduktion von Strom-, Spannungs- und Behandlungsdaten beinhaltet das Testinstrument eine Zeitgeberlogik zur Erzeugung von Synchronisations- und Taktsignalen zur Weiterleitung an die Behandlungseinrichtung, wie oben beschrieben, sowie als Register zum Empfang der seriell aus der 60 Behandlungseinrichtung verschobenen Daten und eine von Hand aus betätigbare Logik zur Auswahl der Daten, die einer gewählten, zu überwachenden Größe entsprechen, zwecks Weiterleitung an einen Anzeigetreiber, um zu bewirken, daß die von diesen Bits dargestellten Werte von einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Wie bei der -2-

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Behandlungseinrichtung sind, wo immer möglich, die Schaltkreiskomponenten vorzugsweise in einem Chip mit integriertem Schaltkreis inkorporiert.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, worin Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäß konstruierte Behandlungseinrichtung zeigt, Fig. 2 ein schematisches Diagramm typischer elektrischer Schaltkreise, die in der in Fig. 1 dargestellten Behandlungseinrichtung enthalten sind, zeigt, Fig. 3 eine typische Anordnung der in der Behandlungseinrichtung in Form eines seriellen Digitaldatenstioms erzeugten Elektrodenstrom- und -Spannung- und Behandlungszeitinformation zur Übertragung an ein separates Testinstrument außerhalb der Behandlungseinrichtung, Fig. 4 ein typisches Zeitgeberdiagramm, das das Verhältnis zwischen den Abfrage- und Taktsignalen von einem außen gelegenen Testinstrument und den Betrieb der Behandlungsvorrichtung bei der Reproduktion der Strom-, Spannungs- und Behandlungszeitinformation von letzterem veranschaulicht, Fig. 5 schematisch ein erfindungsgemäß konstruiertes Testinstrument zur Reproduktion der Strom-, Spannungs- und Behandlungszeitinformation von der in Fig. 1 gezeigten Behandlungsvonrichtung, und Fig. 6 ein schematisches Diagramm, welches die in dem in Fig. 5 dargestellten Testinstrument enthaltene Schalttechnik zeigt.

In bezug auf Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße elektrische Behandlungsvorrichtung ein kleines, längliches Gehäuse (10), welches eine von einer 9-Volt-Batterie (12) betriebene, auf einem gedruckten Schaltbrett (11) angebrachte Schaltung enthält. Die Schaltung der Behandlungsvorrichtung gibt ein alternierendes Signal durch einen Klinkenstecker (13), der in eine Klinkenbuchse (14) eingreift, und die Leiter (15 und 16) an die Elektroden (17 und 18), die am Körper eines zu behandelnden Patienten anbringbar sind. Um Platz zu sparen und die Herstellung zu erleichtern, sind viele der Bestandteile der Schaltung der in Behandlungsvorrichtung einem Chip (19) mit integriertem Schaltkreis inkorporiert, welcher auf dem gedruckten Schaltbrett (11) im Gehäuse (10) der Behandlungsvorrichtung angebracht ist. Der Chip kann von Standardform sein und beispielsweise achtzehn Verbindungsstifte in einem herkömmlichen Dual-in-line-Gehäuse zur Verbindung mit anderen Schaltkreisbestandteilen, die auch auf dem Schaltbrett (11) angeordnet sind, inkorporieren.

Die Schaltbrettkomponenten umfassen einen herkömmlichen elektrischen Oszillator (20) (Fig. 2) zur Erzeugung eines alternierenden Signals von Ultraschallfrequenz von beispielsweise 60 KHz und einen herkömmlichen Verstärker (20a), von welchem der Behandlungsstrom durch die Leiter (15 und 16) zu den Behandlungselektroden (17 und 18) geleitet wird. Die Aufbringung des Behandlungsstroms an die Elektroden (17 und 18) wird von einer Zeitgeberlogik (21) gesteuert, welche Steuersignale über den Leiter (22) zur Betätigung eines Transistorschalters (23) zur Steuerung der Verbindung des Oszillators (20) und des Verstärkers (20a) zur Stromversorgung aus der Batterie sendet.

Es ist wünschenswert, daß die Zeitgeberlogik (21) vorzugsweise zum kontinuierlichen Betrieb oder intermittierenden Betrieb bei einer oder der anderen von etlichen verschiedenen Ein-Aus-Zeitgeberraten ausgelegt ist. Vorzugsweise wird eine 3-Stadien-Logik verwendet, sodaß die Behandlungsvorrichtung wahlweise auf kontinuierlichen Betrieb oder auf intermittierenden Betrieb eingestellt werden kann mit einem Arbeitszyklus von acht Stunden Einschaltzeit, sechzehn Stunden Ausschaltzeit, oder einem Arbeitszyklus von zwei Stunden Einschaltzeit, zwölf Stunden Ausschaltzeit, je nachdem, ob der Stift ("5") des Chip mit der positiven Batteriespannung verbunden ist, zur Masse verbunden ist, oder unverbunden bleibt.

Zu diesem Zweck erhält die Zeitgeberlogik (21) Zeitgeberimpulse für den Zustand der 2-Stunden-Einschaltzeit, 12-Stunden-Ausschaltzeit von einem Zeitgeber (24), der Impulse mit einer Rate von einem Impuls pro zwei Stunden von einem Zähler (25) erhält, der auf 1-Sekunden-Impulse reagiert, die er von einer Taktimpulsquelle (26) durch ein Taktgatter (27) und den Leiter (28) erhält. Für den Zustand der 8-Stunden-Einschaltzeit, 16-Stunden-Ausschaltzeit erhält die Zeitgeberlogik (21) Zeitgeberimpulse von einem Zeitgeber (29), da* von Impulsen mit einer Rate von einem Impuls pro 4 Stunden vom Zähler (25) betätigt wird.

Die Taktimpulsquelle (26) kann einen herkömmlichen Oszillator (31) umfassen, der im Chip (19) inkorporiert ist und von einem 32,768 KHz-Kristall (32) und einem Widerstand (33) gesteuert wird, die zu den Stiften ("11" und "12") des Chip (19) parallel geschaltet sind, sowie einen ebenfalls im Chip beinhalteten Zähler (34) zur Teilung der Oszillatorfrequenz bis zu Taktimpulsen von eins pro Sekunde.

Zur angemessenen Behandlung eines Patienten ist es wesentlich, daß die Quellenbatteriespannung und der Strom zu den Elektroden ständig überwacht werden. Zu diesem Zweck wird die Batteriespannung durch einen inneren Spannungsteiler (35) im Chip (19) probeweise gemessen und einem Eingangsterminal eines herkömmlichen Komparators (36) zugespeist, der auch eine Bezugsspannung über einen Leiter (37) und den Stift ("4") des Chip von einem Potentiometer (38) erhält, das auf dem gedruckten Schaltbrett (11) angeordnet ist. Das Potentiometer wird mit einer konstanten Spannung energieversorgt, die durch eine Bezugsspannungsquelle, wie eine Einrichtung (39) vom Typ AD589JH aufrecht erhalten wird, welche ebenfalls auf dem gedruckten Schaltbrett (11) angeordnet ist und durch eine zweite Bezugsspannungsquelle (40) und einen Vorwiderstand (41) mit der positiven Batterieklemme verbunden ist.

Mit ein»- 9-Volt-Batteriequelle und der Logik (21), die ein Steuersignal im Stadium ("1”) abgeben, wird das Potentiometer (38) so eingestellt, daß der Komparator bei einem Spannungsabfall der Batterie auf etwa 4,5 Volt ein Signal an die Wamsignallogik (42), die ebenfalls im Chip (19) inkorporiert ist, überträgt. Die Logik (42) empfängt Impulse mit einer Rate von beispielsweise 1 jede halbe Sekunde vom Zähler (34) über den Leiter (43) -3-

AT 392 590 B und sieht nach Empfang eines Eingangssignals vom Komparator (36) einen periodisch variablen Signalausgang von hörbarer Frequenz am Stift ("7") des Chip (19) vor, was bewirkt, daß eine äußere Signaleinrichtung (44) ein hörbares Dauersignal erzeugt und eine äußere LED-Einrichtung (45) aufleuchtet. Falls erwünscht, ist ein händisch betätigbarer Schalter (46) vorgesehen, um die hörbare Signaleinrichtung auszuschalten. 5 Der den Behandlungselektroden (17 und 18) zugeführte Strom wird über einen Widerstand (47) abgefühlt und durch den ("2") Stift des Chip und einen herkömmlichen Multiplexer (48) einem herkömmlichen Verstärker-Gleichrichter (49) zugeführt, die beide im Chip (19) inkorporiert sind. Der Verstärker-Gleichrichter (49) gibt ein Gleichstrom-Signal, das den Elektrodenstrom darstellt, durch einen Leiter (50) zu einem Eingangsterminal eines herkömmlichen Komparators (51). Der Komparator (51) empfängt einen zweiten 10 Bezugseingang durch den Stift ("18n) des Chip (19), der mit einem Spannungsteiler (52) verbunden ist, welcher die in Serien geschalteten Bezugsspannungsquellen (39 und 40) verschiebt.

Der Komparator (51) dient zur Dämpfung des Ausgangs des Verstärkers (20a), sobald der den Elektroden (17 und 18) zugeführte Behandlungsstrom auf einen unerwünscht hohen Wert ansteigt. Dar Schwellenwert des Behandlungsstroms wird durch den Spannungsteiler (52) eingestellt. Wenn der Schwellenstromwert erreicht ist, 15 gibt der Komparator (51) ein Signal an ein herkömmliches Flip-Flop und ein Übertragungsgatter (53), das den Stift ("9") des Chip (19) mit Masse verbindet Der Signalausgang vom Oszillator (20) wird dann durch das Verhältnis von zwei Widerständen (54 und 55) außerhalb des Chip geschwächt wodurch der den Elektroden (17 und 18) zugeführte Strom auf einen gewünschten Wert reduziert wird.

Der Verstärker-Gleichrichter (49) gibt auch ein Gleichstrom-Signal, das den Strom im Schaltkreis der 20 Elektroden (17 und 18) darstellt über die Leiter (50 und 56) an einen Eingangsterminal eines dritten Komparators (57). Der Komparator (57) empfängt auch ein Bezugseingangssignal über einen Leiter (58) und den Stift ("17") des Chip von einem Potentiometer (59), das auf dem gedruckten Schaltbrett angeordnet ist und mit den in Serie geschalteten Bezugsspannungsquellen (39 und 40) parallel geschaltet ist. Die Potentiometerspannung wird so eingestellt, daß, wenn der Strom im Kreis der Elektroden (17 und 18) auf 25 einen sehr niedrigen Wert abfällt, was eine lose Elektrode oder einen schlechten Kontakt der Elektrode mit der Haut eines Patienten anzeigt, der Komparator (57) ein Warnsignal über die Leiter (60 und 61) an die Alarmlogik (42) abgibt. Das bewirkt, daß letztere auf die Taktimpulse mit einer Rate von etwa 1 pro Viertelsekunde vom Zähler (32) über den Leiter (62) anspricht, um die hörbaren und sichtbaren Alarmeinrichtungen (44 bzw. 45) mit einer anderen charakteristischen Rate zu aktivieren, was dem Beobachter 30 anzeigt, daß eine Elektrode lose ist

Die akkumulierte Zeit der Stromaufbringung auf die Haut eines Patienten wird in einem Zähler (64) gespeichert, der Impulse mit einer Rate von einem Impuls pro Tag über einen Leiter (65) von einem Zähler (66) erhält, der auf Ein-Sekunden-Takt-Impulse von der Quelle (26) anspricht. Der Zähler (64) ist so ausgelegt, daß er einen Ausgang in Form eines 8-Bit-Codes hat, der für die Behandlungszeit in Tagen steht. Der Zustand des 35 Zählers wird parallel einem herkömmlichen 8-Bit-Register (67) zwecks Ablesung durch ein äußeres Testinstrument zugeführt, wie in der Folge genauer beschrieben wird.

Sobald der Strom zu den Elektroden (17 und 18) unterbrochen wird, wird das Warnsignal vom Komparator (57) das Gatter (27) sperren, womit die Zuleitung von Taktimpulsen an den Zähler (66) unterbrochen wird und die Zählung in diesem gleich bleibt, bis wieder Strom zu den Elektroden (17 und 18) zugeführt wird. 40 Die Elektrodenspannung wird über den Widerstand (68) abgefühlt und ist durch einen Leiter (69), der mit dem Stift ("3") des Chip verbunden ist, mit dem Multiplexer (48) kapazitiv gekoppelt Bei normalem Betrieb gibt der Multiplexer (48) nur den gefühlten Behandlungsstrom an den Verstärker-Gleichrichter (49) weiter. Bei Beaufschlagung durch Abfragesignale von einem äußeren Testinstrument zur Reproduktion der Strom- und Spannungsdaten von der Behandlungsvorrichtung - wie in der Folge beschrieben - gibt der Multiplexer (48) 45 Signale, die für die probeweise gemessenen Elektrodenspannungs- und -stromwerte stehen, abwechselnd an den

Verstärker-Gleichrichter (49), der wiederum diese darstellende Gleichstromsignale über einen Leit»- (72) an einen herkömmlichen Analog/Digital (A/D)-Wandler (71), der im Chip (19) inkorporiert ist gibt

Der A/D-Wandler (71) ist normalerweise gesperrt und wird erst freigegeben, wenn die Behandlungsvorrichtung mit einem äußeren Testinstrument verbunden ist und letzteres zum Ablesen der den 50 Elektroden (17 und 18) zugefühlten Strom- und Spannungsweite eingestellt ist Sobald das der Fall ist wird eine Folge von Abfragesignalen (J) (Fig. 4) vom Testinstrument durch einen Stift (75) eines Verbindungsteils (76) (Fig. 1 und 2), der mit einem zusammenwirkenden Verbindungsteil auf dem Testmstrument, wie in der Folge beschrieben, verbindbar ist, den Leiter (77), den Stift ("15") auf dem Chip, und einen Leiter (78) empfangen. 55 Das erste Abfragesignal (3) vom Leiter (78) betätigt ein herkömmliches Flip-Flop (79), das den A/D-Wandler (71) über den Leiter (80) aktiviert. Der A/D-Wandler (71) empfängt auch das Abfragesignal direkt über die Leiter (78 und 81) durch ein Gatter (82), so daß er, sobald er aktiviert ist beginnt die Analoginformation, die er dann erhält in 6 Bit-Digital-Information umzuwandeln.

Das Abfragesignal wird auch durch einen Leiter (83) zum ("R")-Stift eines herkömmlichen Flip-Flop (84) 60 geleitet dessen ("Q")-Stiftausgang üb» einen Leiter (85) zum Multiplexer (48) gespeist wird, wobei letzterer umgeschaltet wird, um die abgefühlte Elektrodenspannung zum Verstärker-Gleichrichter (49) weiterzuleiten. Letzterer gibt ein die abgefühlte Elektrodenspannung darstellendes Gleichstromsignal an den A/D-Wandler (71), -4-

AT 392 590 B der das Signal in eine diese darstellende 6-Bit-Digitalzahl wandelt und diese Zahl über die Leiter (86 und 96) zu einem 6-Bit-Speicher-Flip-Flop (97) leitet. Wenn die abgefühlte Spannungsablesung außerhalb des Bereichs liegt, sendet der Wandler (71) ein 1-Bit-Signal, welches dies bedeutet, an ein 1-Bit-Speicher-Flip-Flop (98) über die Leiter (88 und 99).

Am Ende der Umwandlung gibt der Wandler (71) ein Ende-der-Umwandlung (EOC = end of conversion)-Signal ab, das über einen Leiter (90) zur Schaltung des Flip-Flop (84) geleitet wird, sowie über den Leiter (91) zu einem Anschluß eines NAND-Gatters (100), dessen anderer Anschluß den Q-Ausgang des Flip-Flop (84) empfängt. Das Gatter (100) gibt ein Übernahme-Signal an die Speicher-Flip-Flops (97 und 98) über die Leiter (101 und 102), so daß der 6-Bit-Digital-Ausgang des Wandlers (71) im Speicher-Flip-Flop (97) gespeichert und jedes 1-Bit-Überbereichs-Ausgangssignal im Speicher-Flip-Flop (98) gespeichert wird.

Die Änderung des Zustands des Q-Signals, die durch die Anwendung des EOC-Signals erzeugt wird zwecks Taktgabe an das Flip-Flop (84), schaltet den Multiplexer (48) wieder zurück auf das Signal, das den abgefühlten Strom darstellt, und gibt es an den Verstärker-Detektor (49) weiter. Der Wandler (71) wandelt nun den eine Gleichstrom-Spannung vom Verstärker-Detektor (49) darstellenden Strom in eine 6-Bit-Digitalzahl, die über die Leiter (86) zu einem 6-Bit-Speicher-Flip-Flop (87) gegeben wird. Wenn die Stromablesung außerhalb des Bereichs ist, gibt der Wandler (71) ein Signal über einen Leiter (88) zu einem Ein-Bit-Überbereichs-Speicher-Flip-Flop (89).

Sobald die Umwandlung des abgefühlten Elektrodenstroms beendet ist, gibt der Wandler (71) ein zweites EOC-Signal ab, das über die Leiter (90 und 91) zu einem Anschluß eines NAND-Gatters (92) gespeist wird, dessen anderer Anschluß das Q-Signal vom Flip-Flop (84) über den Leiter (93) erhält Das Gatter (92) erzeugt ein Übernahme-Signal, das über die Leiter (94 und 95) dem Speicher-Flip-Flop (87) zugeleitet wird und bewirkt, daß der Ausgang vom Wandler (71) im Speicher-Flip-Flop (87) gespeichert wird. Das Übernahme-Signal wird ebenfalls über den Leiter (94) zum Ein-Bit-Überbereichs-Speicher-Flip-Flop (89) geleitet so daß eine Anzeige eines Überbereichszustandes im Speicher-Flip-Flop (89) gespeichert wird.

Die EOC-Signale, die vom Wandler (71) abgegeben werden, werden ebenfalls über die Leiter (90 und 103) zu einem Bis-2-Zähler (104) zugeführt Nach Erhalt des zweiten EOC-Signals am Ende der zwei Strom- und Spannungsumwandlungen, sendet der Zähler (104) ein Neueinstellungs-Signal zum Flip-Flop (79), was bewirkt daß letzterer den Wandler (71) deaktiviert bis das nächste Abfrage-Signal empfangen wird.

Die Inhalte der Speicher-Flip-Flops (87, 89, 97 und 98) werden über die Leiter (105, 106, 107 bzw. 108) zu den angrenzenden Abschnitten (109,110,111 bzw. 112) eines 24-Bit-Schiebe-Registers (113) geleitet Auch der Inhalt des 8-Bit-Zählers (64) und das Lose-Elektrode-Signal vom Komparator (57) werden über die Leiter (116 bzw. 117) den Schiebe-Register-Abschnitten (67 bzw. 115) zugeführt. Der Inhalt des 8-Bit-Zählers (64) wird ebenfalls über die Leiter (118) einem Decodierer (119) zugeführt welcher, wenn ein Maximalwert von etwa 200 Tagen erreicht worden ist ein Flip-Flop (120) betätigt der ein Signal über einen Leiter (121) an einen Ein-Bit-Endabschnitt (122) des Schiebe-Registers (113) äbgibt Übernahme in die Registerabschnitte (115, 109, 110, 111, 112, 67 und 122) wird durch das vom Leiter (78) über die Leiter (123, 124, 125, 126, 127, 128 bzw. 129) erhaltene Abfragesignal (J) bewirkt. Nach der Übernahme enthält das Schiebe-Register (113) eine 24-Bit-Datenreihe, wobei die Reihenfolge der Bits beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt sein kann. Wie in der Folge genau» beschrieb»), sind die Schiebe-Registerabschnitte (115, 109, 110, 111, 112, 67 und 122) auch verbunden, um Taktimpulse von einem äußeren Testinstrument über einen Stift (130) im Verbinder (76), den "14”-Stift des Chip und die Leiter (131, 132, 133, 134, 135, 136 _bzw. 137) zu empfangen. Diese Taktimpulse werden in getimetem Verhältnis zu den Abfrage-Signalen (J) gegeben, beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt und sie bewirken, daß der Inhalt des Schiebe-Registers (113) der Reihe nach an ein äußeres Testinstrument über einen Leiter (139) und den ("10”)· Stift des Chip, der mit dem Terminal (140) des Verbinders (76) verbunden ist herausgeschoben wird. Die Bits werden in Reihen in der in Fig. 3 gezeigten Reihenfolge herausverschoben, wobei Bit Nl" als erstes herausverschoben wird. Wenn der Tageszähler (67) seine Maximalzählung von beispielsweise 200 Tagen registriert wird sein Weiterzählen automatisch gesperrt und er gibt ein Ausgangssignal zur Einstellung eines Überbereichs-Bit im Schiebe-Registerabschnitt (122), wie angegeben. Dieses Ausgangssignal wird ebenfalls über den Leiter (141) zur Zeitgeberlogik (21) gegeben, um zu bewirken, daß letztere den Oszillator (20), den Verstärker (20a) und die Komparatoren (51 und 57) sperrt

Es ist während der Behandlung eines Patienten mit Strom von der Behandlungsvorrichtung wünschenswert bestimmte Betriebsmerkmale, wie Elektrodenstrom und -Spannung, periodisch zu überprüfen und die aufgelaufene Behandlungszeit bis zum Datum des Tests abzulesen. Ein typisches, erfindungsgemäßes Testinstrument für diesen Zweck ist in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht Es umfaßt ein Gehäuse (142) mit drei Druckknöpfen (143,144 und 145), die an dessen Vorderwand unter einem Fenster (146) angeordnet sind, durch welches auf einer LCD-Einrichtung (147) gezeigte Daten gesehen werden können. Die Druckknöpfe (143,144 und 145) können selektiv gedrückt werden, wenn eine Ablesung der "Spannungs”-, "Strom"- und nTages"-Daten von der Behandlungsvorrichtnng erwünscht ist und sie betätigen Schalter (148, 149 bzw. 150) (Fig. 6), die in im Gehäuse (142) enthaltenen elektrischen Schaltkreisen verbunden sind. Elektrische Signale von der Behandlungsvorrichtung können durch Leiter in einem Kabel (151), das mit einem Stecker (152) (Fig. 5 und 6) -5-

AT 392 590 B verbunden ist, welcher mit dem Verbinder (76) (Fig. 1 und 2) der Behandlungsvorrichtung verbindbar ist, diesen Schaltkreisen zugeführt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 kann das Testinstrument mittels einer herkömmlichen 9-Volt-Batterie (153) im Gehäuse (142) aktiviert werden, wobei der negative Pol mit Masse und der positive Pol mit dem Stift (" A") 5 eines Chip (154) verbunden ist, in welchem der Großteil der Schaltkreisbestandteile inkorporiert ist. Die Schalter (148, 149 und 150) sind mit den Stiften ("C", "D", "E" und "F") des Chip (154) verbunden, wie dargestellt. Die Stifte ("C", "D", "E" und "F") des Chip sind mit einer Tastaturlogik (155) verbunden, die, wenn einer der Druckknöpfe (143,144 und 145) gedrückt wird, die Chip-(154)-Schaltkreisbestandteile vom Stift (" A") des Chip aktiviert und auch die positive Klemme der Batterie mit dem Stift ("B") des Chip 10 durch einen Leiter (156) verbinden, um eine Spannung für die Schaltkreisbestandteile außerhalb des Chip vorzusehen, wie in der Folge beschrieben ist

Die Tastaturlogik (155) ist vorzugsweise in bekannter Weise gestaltet, so daß sie, wenn mehrere Druckknöpfe gleichzeitig gedrückt werden, die Funktion mit der größten Priorität auswählt, wobei die gewünschte Reihenfolge der Prioritäten von der Behandlungsvorrichtung registrierte Spannung, Strom und 15 akkumulierte Behandlungstage sind.

Solange irgendein Druckknopf gedrückt wird, wird die Zeitgeberlogik (157) im Chip (154) von der Batterie (153) durch die Tastaturlogik (155) mit Energie versorgt Die Zeitgeberlogik (157) gibt Taktsignale über einen Leit» (158) an den Stift ("M") des Chip und Abfragesignale (J) über einen Leiter (159) zum Stift ("N") des Chip, wobei die Takt- und Abfragesignale beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Beziehung haben. 20 Die Stifte ("M" und nN") des Chip sind durch Leiter (160 bzw. 161) im Kabel (151) mit den Stiften (162 bzw. 163) des Steckers (152) verbunden (Fig. 5 und 6).

Auf Abfrage «zeugt die Behandlungsvorrichtung einen 24-Bit-Datenfluß-Ausgang, der an einem Stift (165) im Stecker (152) empfangen und durch einen Leiter (166) zum Stift ("L") des Chip geleitet wird. Vom Stift ("L") des Chip wird der 24-Bit-Datenfluß in ein im Chip (154) inkorporiertes Datenregister (167) eingetragen. 25 Das Register (167) hat Abschnitte (168 bis 174), die den Abschnitten (115, 109, 110, 111, 112, 67 bzw. 122) des Registers (113) (Hg. 2) in der Behandlungsvorrichtung entsprechen, die die Daten-Bits in derselben Reihenfolge, in der sie im Register (113) eingetragen wurden, empfangen.

Eine Betätigung eines der Druckknöpfe (143, 144 und 145) führt auch zu einer Sendung eines entsprechenden 2-Bit”Wahr-Signals von der Tastaturlogik (155) über die Leiter (175 und 176) zu einem 30 Multiplexer (177). Der Multiplex« (177) empfangt die entsprechenden Strom-, Spannungs- oder Tagedarstellenden Bits über die Leit« (178, 179 bzw. 180) und sendet die gewählte Gruppe an einen im Chip (154) inkorporierten Decoder (181). Der Decoder (181) wandelt die erhaltenen Daten in Signale um, die zur Betätigung eines Treibers (182), wie eines AMI Type S4521, geeignet sind, um die LCD-Anzeigeeinrichtung (147) im Gehäuse (142) mit Energie zu versorgen. Die Daten-darstellenden Signale werden in Serie zum Stift 35 ("H") des Chip über einen Leiter (183) und dann zum Treiber (182) über einen Leit« (184) geleitet Der

Treiber (182) empfängt auch ein Übernahme-Signal von der Zeitgeberlogik (157) über die Leiter (185 und 186) und den Stift ("G") des Chip.

Wenn bei niedergedrücktem Stromwahldruckknopf (149) der Datenflußausgang von der Behandlungsvorrichtung ein Bit enthält, das einen Überbereichs-Zustand für den gewählten Parameter darstellt ist 40 es erwünscht daß die Anzeigeeinrichtung (147) eine wahrnehmbare Anzeige dieses Zustandes von sich gibt Zu diesem Zweck gibt ein Wahl-Code von der Tastaturlogik (155), der über die Leiter (175) geleitet wird, einen Multiplexer (187) frei, damit dieser das Überbereichs-Bit über die Leiter (188 und 189) an den Decod« (181) sendet Die Schaltung in letzterem bewirkt, daß die Anzeigeeinrichtung (147) eine aufleuchtende "888"-Anzeige erzeugt Eine ähnliche Anzeige wird erzeugt, wenn entweder der "Volt"-Druckknopf (143) oder der "Tage"-45 Druckknopf (145) niedergedrückt wird und der Datenfluß ein Übeibereichs-"Volt"- od« -"Tage"-Bit umfaßt

Falls d« Datenfluß von d« Behandlungsvorrichtung ein einen Unterbereichs-Stromzustand darstellendes Bit enthält was beispielsweise eine lose Elektrode bedeutet, wird dieses Bit über der Leiter (190) zum Decoder (181) geleitet und die Schaltung in letzterem erzeugt dann eine aufleuchtende "000"-Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung (147). 50 Erwünschterweise sollte ein wahrnehmbares Signal vom Testinstrument erzeugt werden, wenn die Spannung von sein« Batteriequelle unter einen vorbestimmten Wert fällt. Zu diesem Zweck wird über eine herkömmliche äußere Spannungsregulierungseinrichtung (191), z. B. eine Zenerdiode, die in Serie mit einem äußeren Widerstand (192) zwischen der positiven Batteriespannung und Masse in Serie geschaltet ist, eine Bezugsspannung hergestellt Diese Spannung wird zum Stift ("J") des Chip geleitet Außerdem wird die 55 Batteriespannung durch einen Spannungsteiler (193), der auch zwischen der positiven Batteriespannung und Masse verbunden ist probeweise gemessen und zum Stift ("K") des Chip geleitet

Die Bezugsspannung und die probeweise gemessene Spannung werden von den Stiften ("J" und "K") des Chip zu den Eingangsterminals eines im Chip (154) inkorporierten Komparators (194) geliefert. Wenn die probeweise gemessene Spannung auf einen vorbestimmten Wert in bezug auf die Bezugsspannung fällt, gibt d« 60 Komparator (194) einen Signalausgang über den Leiter (195) an den Decoder (181) und bewirkt daß die darin befindliche Schaltung den Treib« (182) aktiviert, um eine "Low Batt" (Schwache Batterie)-Anzeige in der Anzeigeeinrichtung (147) zu beleuchten. -6-

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Die Behandlungsvorrichtung wird durch Verbindung des Stifts ("5") des Chip (Fig. 2) mit der positiven Spannung, oder mit Masse, oder durch Nichtverbinden zur Inbetriebnahme vorbereitet, je nach dem für den Behandlungsstrom gewünschten Arbeitszyklus. Die Elektroden (17 und 18) werden dann an den gewünschten Stellen am Körper des zu behandelnden Patienten in der üblichen Weise angebracht. Eine Reservebatterie (196), die beispielsweise eine herkömmliche 3-Volt-Lithium-Batterie sein kann, wird dann zwischen dem positiven Spannungsterminal und dem Stift ("13") des Chip verbunden. Die Reservebatteriespannung wird über einen Leiter dem Tagezähler (64) zugeführt, so daß letzterer ständig aktiviert ist, selbst wenn die Hauptbatteriestromzufuhr entfernt wird.

Eine herkömmliche 9-Volt-Batterie wird ins Gehäuse der Behandlungsvorrichtung so eingefügt, daß ihr positiver Pol mit dem Stift ("16") des Chip und ihr negativer Pol mit Masse verbunden ist Dies bewirkt, daß die Zeitgeberlogik (21) auf den gewählten Zustand eingestellt wird. In diesem Zustand gibt der Oszillator (20) ein alternierendes Signal mit einer Frequenz von beispielsweise 60 KHz, welches durch den Verstärker (20a) verstärkt und zu den Elektroden (17 und 18) gesendet wird. Nun wird auch der Verstärker-Gleichrichter (49) aktiviert und gibt ein den Elektrodenstrom darstellendes Signal an den Lose-Elektrode-Komparator (57). Der Schwache-Batterie-Komparator (36), der Dämpfungs-Komparator (51), die Taktimpulsquelle (26) und die Wamsignallogik (42) sind alle freigegeben, aber der A/D-Wandler (71) ist gesperrt Der vorgeschriebene Behandlungsstrom wird dann weiter den Elektroden (17 und 18) zugeführt, und die aufgelaufene Behandlungszeit wird weiter im Zähler (64) in Tageseinheiten registriert.

Wenn die Zeitgeberlogik (21) ursprünglich auf intermittierenden Betrieb eingestellt war, mit einem Arbeitszyklus von beispielsweise 8 Stunden Einschaltzeit 16 Stunden Ausschaltzeit, werden der äußere Oszillator (20), der Verstärker (20a), die Wamsignallogik (42) und die Komparatoren (36,51 und 57) alle am Ende jedes Arbeitszyklus vorübergehend gesperrt Der Lose-Elektrode-Komparator (57) und das Gatter (27) sind ebenfalls gesperrt, sodaß der Zähler (64) zu zählen aufhört Die Zeitgeberlogik (21) bewirkt jedoch am Ende der "Ausschalt"-Periode die Wiederherstellung der anfänglichen Betriebszustände.

Wenn der Elektrodenstrom bei eingeschalteter Behandlungsvorrichtung unter den gewünschten Wert sinkt weil beispielsweise eine Elektrode lose oder nicht verbunden ist bewirkt die Wamsignallogik (42), daß die hörbare Alarmeinrichtung (41) mit einer charakteristischen Geschwindigkeit erklingt Auch wenn die Batteriespannung auf beispielsweise 4,5 Volt abfällt erzeugt die Alarmeinrichtung (44) einen kontinuierlichen Ton, bis die 9-Volt-Batterie ersetzt wird oder die Batteriespannung unter die für den Betrieb notwendige Spannung äbfällt Vorzugsweise hat das Alarmsignal für schwache Batterie die erste Priorität

Wenn der Behandlungsstrom über den Wert auf welchen das Potentiometer (52) eingestellt ist, ansteigt sendet der Dämpfungs-Komparator (51) ein Ausgangssignal an das Flip-Flop (53), was bewirkt daß letzterer den Stift ("9") des Chip mit Masse verbindet Dies führt zu einer Dämpfung des dem Verstärker (20a) zugeführten 60 KHz-Signals um das Verhältnis der Widerstände (54 und 55), und dieser Zustand dauert an, bis das Flip-Flop (53) neu eingestellt wird, wenn eine neue Batterie eingesetzt ist

Solange die Batteriespannung und der Elektrodenstrom innerhalb bestimmter Grenzen sind, registriert der Zähler (64) die aufgelaufene Anwendungszeit des Elektrodenstroms in Tagen in Form eines 8-Bit-Digital-Codes.

Normalerweise wird alle 24 Stunden und sobald eine Information von der Behandlungsvorrichtung reproduziert werden soll, eine neue 9-Volt-Batterie eingesetzt. Außerdem wird der Patient periodisch, beispielsweise einmal pro Monat von einem Arzt oder Techniker untersucht um den Behandlungsfortschritt festzustellen. Zu diesem Zeitpunkt können die Behandlungszeit in Tagen, der Elektrodenstrom und die Spannung von der Behandlungsvorrichtung abgelesen werden, indem zuerst eine neue Batterie in letzteren eingefügt und der Testinstrument-Stecker (152) (Fig. 5 und 6) in die Buchse (76) der Behandlungsvorrichtung (Fig. 1 und 2) eingefügt wird.

Um beispielsweise die Stromdaten von der Behandlungsvorrichtung zu reproduzieren, wird der Strom-Druckknopf (144) auf dem Testinsirument niedergedrückt Dies bewirkt daß 1 KHz-Takt-Signale und eine Reihe von Abfragesignalen (J), die wie in Fig. 4 dargestellt, miteinander in Beziehung stehen, den Verbinderterminals (130 bzw. 75) der Buchse (76) der Behandlungsvorrichtung zugeführt werden. Die Abfragesignale werden über den Leiter (78) zur Aktivierung und Inbetriebnahme des A/D-Wandlers (71) und zur Steuerung des Multiplexers (48) und seiner zugehörigen Schaltung zugeführt, um zu bewirken, daß Digitalinformation über den Elektrodenstrom und die Spannungswerte in die Speicher-Flip-Flops (87, 89, 97 und 98) als Antwort auf jedes Abfrage-Signal aufgenommen werden.

Das nächste, über den Leiter (75) empfangene Abfragesignal (J) nach Speicherung von Daten in das Speicher-Flip-Flop (87, 89, 97 und 98) lädt diese Daten in die Schiebe-Registerabschnitte (109, 110, 111 bzw. 112) und die den Stand des Tageszählers (64) darstellenden Daten in die Schiebe-Register-Abschnitte (67 und 122). Wenn der Zustand eines schwachen Stroms vorliegt, gibt der Ausgang des Schwacher-Strom-Komparators ein diesen anzeigendes Bit in den Schiebe-Registerabschnitt (115). Vom Testinstrument über den Leiter (130) empfangene Taktimpulse geben dann die im Schiebe-Register enthaltenen Daten der Reihe nach über den Leiter (140) an das Testinstrument aus, wo sie in im letzteren befindlichen Registern eingetragen werden. -7-

Claims (4)

1. AT 392 590 B Im Testinstrument steuert die Tastaturlogik (155) den Multiplexer (177) als Erwiderung auf die Betätigung des Druckknopfs (144), um die Daten-Bits, die dem dann in Überwachung befindlichen Strom entsprechen, auszuwählen und sie an den Anzeigetreiber (182) zur Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung (147) zu übertragen. Man wird verstehen, daßjlie aus dem Schiebe-Register (113) als Antwort auf das erste, vom Testinstrument empfangene Abfragesignal (J) herausgeschobenen Daten möglicherweise nicht gültig sind, da sie üblicherweise Daten, die zu irgendeinem Zeitpunkt in der Vergangenheit aufgenommen worden sind, darstellen. Die nach den ersten, in Erwiderung auf alle Abfragesignale (J) herausgeschobenen Daten sind jedoch gültig. Die Zeitgeberlogik (157) (Fig. 6) sollte natürlich mit einer solchen Rate repetieren, daß die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung (147) stabil ist Ein typisches, erfindungsgemäßes System kann so ausgelegt sein, daß der 24-Bit-Datenfluß beispielsweise eine einem Maximum von 255 Tagen mit einer 1-Tag Auflösung entsprechenden 8-Bit-Menge, eine einem Maximum von 6,3-Volt Spitze-zu-Spitze mit einer Auflösung von 0,1 Spannung Spitze-zu-Spitze entsprechenden 6-Bit-Menge, eine einem Maximum von 12,6 Milliampere mit einer Auflösung von 0,2 Milliampere RMS entsprechende 6-Bit-Menge und drei Überbereichs-Bits für Volt, Strom und Tage umfaßt. Ein Überbereichs-Zustand wird durch eine aufleuchtende "888"-Anzeige und ein Unterbereichs-Zustand durch eine aufleuchtende "000"-Anzeige aufgezeigt Vorzugsweise ist die Behandlungsvorrichtung so ausgelegt, daß, sobald eine neue Batterie (12) eingefügt ist, alle neu einstellbaren Schaltkreise, inklusive Dämpfungs-Flip-Flop (53), Steuerlogik (21) und alle Zähler neu eingestellt werden. Auch nachdem der Zähler (64) seine Zählgrenze erreicht hat und aufgehört hat weiterzuzählen, wird er durch kurzfristige Unterbrechung des Kontakts zwischen der Reservebatterie (196) und dem Stift ("13") des Chip neu eingestellt Die Erfindung sieht somit eine einfache, doch sehr wirksame Behandlungsvomchtung zur Stimulation der Osteogenese in einem lebenden Körper vor. Durch kontinuierliches Abfühlen der Batteriespannung und des Elektrodenstroms und sofortige Abgabe eines wahrnehmbaren Signals bei Wahrnehmung unpassender Werte kann eine sofortige Korrekturmaßnahme getroffen werden, sodaß die Behandlung des Patienten überaus effizient durchgeführt werden kann. Weiters wird durch die Verwendung einer üblicherweise gesperrten Analog/Digital-Wandlervonichtung und einer üblicherweise gesperrten Schiebe-Registereinrichtung zur Übermittlung codierter, die in der Behandlungsvorrichtung befindlichen Daten darstellender Digitalinformation an ein außen befindliches Testinstrument die Konstruktion der Vorrichtung vereinfacht und weiden die Stromerfoidemisse reduziert. Die hierin im Detail beschriebene Ausführungsform soll nur der Illustration dienen. Es wird dem Fachmann leicht ersichtlich sein, daß Modifizierungen in Form und Detail innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche möglich sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung bestehend aus einer tragbaren Behandlungsvomchtung zum Behandeln eines lebenden Körpers mit einem elektrischen Behandlungssignal, das in einem Signalerzeuger erzeugt wird und über Elektroden dem Körper zugeführt wird, und einem Testinstrument zur Überwachung der Behandlungsvorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung für das elektrische Behandlungssignal, gekennzeichnet durch - eine Schaltung (47, 68) in der Behandlungsvorrichtung zur Erzeugung eines dem Strom und/oder der Spannung des Behandlungssignales entsprechenden Analogsignales, • einen durch ein Abfragesignal (J) vom Testinstrument aktivierten A/D-Umsetzer (71) in der Behandlungsvomchtung zur Erzeugung eines Digitalsignales aus dem Analogsignal, - ein mehrstelliges Speicher-Flip-Flop (87, 97) in der Behandlungsvorrichtung zur Speicherung des Digitalsignales, und - ein Schieberegister (113) in der Behandlungsvomchtung zur Aufnahme des Inhaltes des Speicher-Flip-Flops (87, 97), - wobei durch vom Testinstrument zugefuhrte, auf das Abfragesignal folgende Taktsignale der gespeicherte Inhalt des Schieberegisters (113) zur Übertragung an das Testinstrument zu Anzeigezwecken aus dem Schieberegister (113) ausgegeben wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal alternierend dem jeweiligen Wat des Stromes und dem jeweiligen Wert der Spannung des Behandlungssignales entspricht
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in der Behandlungsvomchtung vorgesehene, gleichzeitig mit der Zuführung des Behandlungssignales an die Elektroden (17,18) Taktimpulse -8- AT 392 590 B eizeugende Taktimpulsquelle (26) und einen ebenfalls in der Behandlungsvomchtung vorgesehenen Digitalzähler (64) zur Zählung von Taktimpulsen als Maß für die Dauer der Stromzufuhrung an die Elektroden (17,18), wobei der Ausgang des Digitalzählers (64) in das Schieberegister (113) aufgrund des Abfragesignales (J) vom Testinstrument ladbar ist und aus dem Schieberegister (113) zur Übertragung an das Testinstrument zu S Anzeigezwecken durch die auf das Abfragesignal (J) folgenden Taktsignale ausgebbar ist 10 Hiezu
4. 4 Blatt Zeichnungen -9-