CH633190A5

CH633190A5 - Neurostimulating electro-analgesia device

Info

Publication number: CH633190A5
Application number: CH634878A
Authority: CH
Inventors: Miroslav Lebl; Jiri Skruzny; Vladimir Nedved
Original assignee: Univ Karlovy Dekanat Fakulty V
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1982-11-30
Also published as: FR2394301A1; NL7806412A; IT7824536A0; FR2394301B3; DE2825858A1; YU139778A; IT1096726B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für Neurostimulierungs-Elektroanalgesie mit einem Speisequellenteil, einem Neurostimulatorteil und mit Applikationselektroden. The present invention relates to a device for neurostimulation electroanalgesia with a food source part, a neurostimulator part and with application electrodes.

Es sind bereits Neurostimulatoren bekannt, welche am Ausgang einen Impulstransformator haben, durch den der durch die Elektroden in das Gebiet der Analgesie geführte Stromimpuls geformt wird. Bei der Applikation werden Flachelektroden und Spitzenelektroden, durch die der Strom in das Gebiet der Analgesie zugeleitet wird, benutzt. Zur Erzielung einer geeigneten Kontaktfläche und dadurch auch der Konzentration des Stroms zwischen der Elektrode und dem Gebiet der Analgesie werden zwischen der Elektrode und dem Gewebe, an das die Elektrode angeschlossen wird, verschidene Pasten und Gelee benutzt. Neurostimulators are already known which have a pulse transformer at the output, by means of which the current pulse led through the electrodes into the area of analgesia is shaped. Flat electrodes and tip electrodes, through which the current is fed into the field of analgesia, are used in the application. Various pastes and jellies are used between the electrode and the tissue to which the electrode is connected in order to achieve a suitable contact area and thereby also the concentration of the current between the electrode and the area of analgesia.

Die Einrichtungen dieser Art sind umfangreich, kompliziert und verhältnismässig kostspielig; das Formen eines geeigneten Impulses ist schwierig, und die Applikation der Pasten und des Gelees bei einer längeren Kur ruft eine Reizung der Epidermis hervor, und die Kontaktstoffe werden schwer von der Epidermis beseitigt. Die Konzentration des Impulsstroms in das Gebiet der Analgesie ist nicht perfekt. The facilities of this type are extensive, complicated and relatively expensive; it is difficult to form a suitable pulse, and application of the pastes and jellies during a longer course causes irritation to the epidermis and the contact substances are difficult to remove from the epidermis. The concentration of the impulse current in the area of analgesia is not perfect.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese vorgenannten Nachteile zu vermeiden, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass der Speisequellenteil durch einen Spannungsum-wandler mit einem Spannungstransformator, durch einen Gleichrichter und durch einen Spannungsstabilisator gebildet ist, wobei an die Ausgänge des Speisequellenteils der The object of the invention is to avoid these aforementioned disadvantages, which is achieved according to the invention in that the feed source part is formed by a voltage converter with a voltage transformer, by a rectifier and by a voltage stabilizer, with the outputs of the feed source part

Neurostimulatorteil angeschlossen ist, der durch einen astabilen Impulserzeuger, durch einen damit verbundenen, monostabilen Impulserzeuger mit Mitteln zum Einstellen der Impulsbreite, durch eine Stromquelle mit einstellbarem, 45 konstantem Ausgangsstrom durch Mittel zum Einstellen des Stroms und einen Ausgangskreis mit einem Schaltelement, welches gesteuert durch die Impulse des monostabilen Impulserzeugers den Strom ein- und ausschaltet, und mit Ausgangsklemmen für den Anschluss der Applikationselek-50 troden gebildet ist. Neurostimulatorteil is connected by an astable pulse generator, by an associated, monostable pulse generator with means for adjusting the pulse width, by a current source with adjustable, 45 constant output current by means of adjusting the current and an output circuit with a switching element, which is controlled by the The pulse of the monostable pulse generator switches the current on and off, and is formed with output terminals for the connection of the application electrodes.

Der astabile Impulserzeuger kann dann mit Vorteil einen veränderlichen Widerstand aufweisen, mit dem in Reihe ein Schutzwiderstand und ein Kondensator verbunden sind, wobei zwischen dem Widerstand und dem Kondensator eine 55 Elektrode eines Diacs angeschlossen ist, dessen zweite Elektrode in Reihe an einen Widerstand angeschlossen ist, dessen zweites Ende an das zweite Ende des Kondensators angeschlossen ist und gleichzeitig der Widerstand parallel an den Eingang des monostabilen Impulserzeugers angeschlossen 60 ist. The astable pulse generator can then advantageously have a variable resistor, to which a protective resistor and a capacitor are connected in series, a 55 electrode of a diac being connected between the resistor and the capacitor, the second electrode of which is connected in series to a resistor, the second end of which is connected to the second end of the capacitor and at the same time the resistor is connected 60 in parallel to the input of the monostable pulse generator.

Das Schaltelement im Gerät für die transkutane und perkutane Neurostimulierungs-Elektroanalgesie ist vorteilhafterweise durch einen Transistor gebildet, in dessen Kollektor in Reihe Ausgangsklemmen für den Anschluss der 65 Applikationselektroden und die Stromquelle mit einstellbarem, konstantem Strom angeschlossen sind, die durch einen Transistor gebildet ist, dessen Emitter in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist, wobei zum Einstellen des The switching element in the device for transcutaneous and percutaneous neurostimulation electroanalgesia is advantageously formed by a transistor, in whose collector output terminals are connected in series for the connection of the 65 application electrodes and the current source with adjustable, constant current, which is formed by a transistor whose Emitter is connected in series with a resistor, whereby to adjust the

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Stroms in Reihe mit einer Kompensationsdiode zum Kompensieren von Temperaturänderungen und mit einem Schutzwiderstand ein Potentiometer geschaltet ist, dessen Schleifkontakt an die Basis des Stromquellen-Transistors angeschlossen ist. Current is connected in series with a compensation diode for compensating for temperature changes and with a protective resistor, a potentiometer, the sliding contact of which is connected to the base of the current source transistor.

Mit Vorteil ist es möglich, für das Messen des Spitzenstroms zwischen dem Transistor der Stromquelle und dem Schalttransistor ein Ampèremeter mit einer Drehspule zu schalten, wobei die Ausgangsklemmen parallel an den Schalttransistor mit einer in Reihe geschalteten Diode angeschlossen sind. It is advantageously possible to switch an ammeter with a moving coil for measuring the peak current between the transistor of the current source and the switching transistor, the output terminals being connected in parallel to the switching transistor with a diode connected in series.

Für die Neurostimulierungs-Elektroanalagesie ist es weiter vorteilhaft, wenn an eine Ausgangsklemme des Geräts eine selbständige Applikationselektrode und an eine zweite Ausgangsklemme parallel mindestens zwei weitere Applikationselektroden angeschlossen sind. For neurostimulation electroanalysis, it is further advantageous if an independent application electrode is connected to an output terminal of the device and at least two further application electrodes are connected in parallel to a second output terminal.

Applikations-Flachelektroden, die hier Anwendung finden, können durch eine Tragunterlage gebildet sein, auf der eine Elektrodenplatte befestigt ist, die mit einem porösen Überzug versehen ist, wobei der poröse Überzug durch einen Viskoseschwamm gebildet ist. Application flat electrodes which are used here can be formed by a support base on which an electrode plate is fastened, which is provided with a porous coating, the porous coating being formed by a viscose sponge.

Solche Einrichtungen und Schaltungsanordnungen sind einfacher, haben kleinere Abmessungen, haben eine Möglichkeit eines einfachen Messens von Impulsen ohne teure Spitzengeräte und erlauben eine bessere Konzentration des Stroms im Bereich der Analgesie durch eine geeignete Verteilung der Elektroden und durch eine gute Leitfähigkeit der Applikations-Flachelektroden. Such devices and circuit arrangements are simpler, have smaller dimensions, have the possibility of simply measuring pulses without expensive tip devices and allow a better concentration of the current in the area of analgesia by a suitable distribution of the electrodes and by a good conductivity of the application flat electrodes.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: For example, embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine Grundanordnung der Einrichtung für Neuro-stimulierungs-Elektroanalgesie, 1 shows a basic arrangement of the device for neurostimulation electroanalgesia,

Fig. 2 die Anordnung des astabilen Impulserzeugers, Fig. 3 die Anordnung des Ausgangskreises, 2 shows the arrangement of the astable pulse generator, FIG. 3 shows the arrangement of the output circuit,

Fig. 4 eine andere Anordnung des Ausgangskreises mit einem Spitzenamperemeter, 4 shows another arrangement of the output circuit with a peak ammeter,

Fig. 5 die Einrichtung mit mindestens zwei Applikationselektroden an einer Ausgangsklemme des Neurostimulators, und 5 shows the device with at least two application electrodes on an output terminal of the neurostimulator, and

Fig. 6 eine Applikations-Flachelektrode. Der Speisequellenteil 1 der Einrichtung für Neurostimu-lierungs-Elektroanalgesie besteht aus einem Spannungsum-wandler 3, aus einem Spannungstransformator 4, aus einem Gleichrichter 5 und aus einem Spannungsstabilisator 6. Der Neurostimulator 2 ist durch einen astabilen Impulserzeuger 7 mit der Möglichkeit der Steuerung der Wiederholungsfrequenz, durch einen monostabilen Impulserzeuger 8 mit der Möglichkeit der Steuerung der Breite des Impulses, durch eine Stromquelle mit einstellbarem, konstantem Ausgangsstrom durch Mittel zum Einstellen des Stroms des rechteckigen Impulses und durch einen Ausgangskreis 10 mit einem Schaltelement, welches gesteuert durch die Impulse des monostabilen Impulserzeugers den Strom ein- und ausschaltet, und mit Ausgangsklemmen 11 für den Anschluss von Elektroden 26 bis 30 gebildet. Fig. 6 shows an application flat electrode. The food source part 1 of the device for neurostimulation electroanalysis consists of a voltage converter 3, a voltage transformer 4, a rectifier 5 and a voltage stabilizer 6. The neurostimulator 2 is provided by an astable pulse generator 7 with the possibility of controlling the repetition frequency , by a monostable pulse generator 8 with the possibility of controlling the width of the pulse, by a current source with adjustable, constant output current by means for adjusting the current of the rectangular pulse and by an output circuit 10 with a switching element which is controlled by the pulses of the monostable pulse generator switches the current on and off, and formed with output terminals 11 for the connection of electrodes 26 to 30.

Der astabile Multivibrator nach Fig. 2 besteht aus einem veränderlichen Widerstand 12, der zum Einstellen der geforderten Grösse der Frequenz dient. In Reihe mit dem Widerstand 12 ist ein Schutzwiderstand 13 und ein Kondensator 14 geschaltet. Zwischen den Widerstand 13 und den Kondensator 14 ist eine Elektrode des Diacs 15 geschaltet. Die zweite Elektrode des Diacs 15 ist in Reihe an den Widerstand 16 angeschlossen, dessen zweites Ende an das zweite Ende des Kondensators 14 angeschlossen ist. Der Widerstand 16 ist gleichzeitig parallel an den Eingang des monostabilen Kreises 8 angeschlossen. The astable multivibrator according to FIG. 2 consists of a variable resistor 12, which is used to set the required size of the frequency. A protective resistor 13 and a capacitor 14 are connected in series with the resistor 12. An electrode of the diac 15 is connected between the resistor 13 and the capacitor 14. The second electrode of the diac 15 is connected in series to the resistor 16, the second end of which is connected to the second end of the capacitor 14. The resistor 16 is simultaneously connected in parallel to the input of the monostable circuit 8.

Die Frequenz der Steuerimpulse ist durch die Zeitkonstante der Schaltung gegeben, die durch einen Widerstand und eine Kapazität gegeben ist, und die durch die Änderung der Werte dieser Elemente geändert werden kann. Im Beispiel gemäss Fig. 2 dient zum Einstellen der Frequenz der Widerstand 12. Im Augenblick, wo die Spannung am Kondensator 14 die Grösse der Sperrspannung des Diacs 15 erreicht, lässt der Diac den Strom durch, der durch den Widerstand 16 fliesst, und er bildet auf demselben einen Spannungsabfall, durch den der Kondensator 14 entladen wird. Sobald die Spannung am Kondensator 14 unterhalb der Grösse der Sperrspannung am Diac 15 sinkt, sperrt dieser, und der Verlauf wiederholt sich periodisch. Die so entstandenen Spannungsimpulse am Widerstand 16 steuern den monostabilen Kreis. The frequency of the control pulses is given by the time constant of the circuit, which is given by a resistor and a capacitor, and which can be changed by changing the values of these elements. In the example according to FIG. 2, the resistor 12 is used to set the frequency. At the moment when the voltage across the capacitor 14 reaches the magnitude of the blocking voltage of the diac 15, the diac passes the current that flows through the resistor 16 and forms it on the same a voltage drop through which the capacitor 14 is discharged. As soon as the voltage across the capacitor 14 drops below the magnitude of the blocking voltage across the diac 15, the latter blocks and the course is repeated periodically. The voltage pulses at resistor 16 thus created control the monostable circuit.

Beispielsweise Schaltungen des Ausgangskreises sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Ausgangskreis nach Fig. 3 besteht aus einem Ausgangsschalter, der durch den Transistor 1 gebildet ist, in dessen Kollektor in Reihe die Ausgangsklemmen 11 und die Stromquelle mit einstellbarem, konstantem Strom geschaltet sind. Die Stromquelle wird durch den Transistor 17 gebildet, in dessen Emitter in Reihe der Widerstand 18 geschaltet ist. Die Grösse der Ausgangsimpulse wird durch das Potentiometer 22 eingestellt, dessen Schleifkontakt an die Basis des Transistors 17 angeschlossen ist. In Reihe mit dem Potentiometer 22 ist ein Schutzwiderstand 23 und eine Kompensationsdiode 25 geschaltet, die die Änderung der Temperatur der Basis des Transistors 17 kompensiert. For example, circuits of the output circuit are shown in FIGS. 3 and 4. 3 consists of an output switch which is formed by transistor 1, in the collector of which the output terminals 11 and the current source are connected in series with adjustable, constant current. The current source is formed by the transistor 17, in the emitter of which the resistor 18 is connected in series. The size of the output pulses is set by the potentiometer 22, the sliding contact of which is connected to the base of the transistor 17. A protective resistor 23 and a compensation diode 25, which compensates for the change in the temperature of the base of the transistor 17, are connected in series with the potentiometer 22.

Im Bedarfsfall des Messens des Spitzenstroms am Ausgangskreis ist es möglich, mit Vorteil die als Beispiel in Fig. 4 dargestellte Schaltung zu benutzen, wo zwischen die Transistoren 17 und 19 in Reihe ein Ampèremeter 20 mit einer Drehspule geschaltet ist und die Ausgangsklemmen 11 parallel an den Transistor 19 angeschlossen sind. Die Diode 21 im Kreis der Ausgangsklemmen 11 dient zum Bilden der Form des Ausgangsimpulses. In case of need to measure the peak current at the output circuit, it is possible to advantageously use the circuit shown as an example in Fig. 4, where an ammeter 20 with a moving coil is connected in series between the transistors 17 and 19 and the output terminals 11 in parallel to the Transistor 19 are connected. The diode 21 in the circle of the output terminals 11 serves to form the shape of the output pulse.

Bei einer Polarität der Speisespannung gemäss Fig. 3 und 4 ist der Transistor 17 des Typs PNP und der Transistor 19 des Typs NPN. 3 and 4, the transistor 17 is of the PNP type and the transistor 19 of the NPN type.

Die Applikationselektroden 26,27,28, 29, 30 in Fig. 5 sind an die Ausgangsklemmen IIa, IIb des Neurostimulie-rungsgeräts 2 so angeschlossen, dass an die Klemme IIb eine selbständige Elektrode 27 angeschlossen ist, die in den Bereich der Analgesie angebracht wird und an die zweite Ausgangsklemme IIa parallel die Elektroden 26,28,29, 30 angeschlossen sind, die im Bereich oder um den Bereich der Analgesie angebracht werden. The application electrodes 26, 27, 28, 29, 30 in FIG. 5 are connected to the output terminals IIa, IIb of the neurostimulation device 2 in such a way that an independent electrode 27 is connected to the terminal IIb and is attached in the area of analgesia and electrodes 26, 28, 29, 30 are connected in parallel to the second output terminal IIa and are applied in the area or around the area of analgesia.

Die Einrichtung mit mindestens zwei Applikationselektroden 28, 29 auf einer Ausgangsklemme IIa des Neurostimulators ermöglicht mit Vorteil die Verteilung des Stromfelds durch Steigerung der Leitfähigkeit im Bereich der Analgesie zu beeinflussen, wo bei diesem Gerät an einer selbständigen Applikationselektrode 27 im Bereich der Analgesie die Ströme, die durch die Applikationselektroden 26, 28,29, 30, beziehungsweise durch weitere parallel geschaltete Applikationselektroden auf der Klemme IIa fliessen, addiert werden. Durch die Umstellung der parallel geschalteten Applikationselektroden 26,28,29, 30 um das Gebiet der Analgesie ist es möglich, die Verteilung des Stromfelds im Bereich der Analgesie zu ändern. The device with at least two application electrodes 28, 29 on an output terminal IIa of the neurostimulator advantageously enables the distribution of the current field to be influenced by increasing the conductivity in the area of analgesia, where in this device the currents which are present on an independent application electrode 27 in the area of analgesia flow through the application electrodes 26, 28, 29, 30, or through further application electrodes connected in parallel on the terminal IIa. By switching the application electrodes 26, 28, 29, 30 connected in parallel around the area of analgesia, it is possible to change the distribution of the current field in the area of analgesia.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Applikations-Flachelektrode für die Neurostimulierung ist in Fig. 6 dargestellt. Sie besteht aus einer Tragunterlage 34, auf der eine Elektrodenplatte 32 aus Metall befestigt ist mit einem Zuführungsleiter 33 und ein poröser Überzug 31, der in diesem Fall durch die Schicht eines Viskoseschwamms gebildet ist. Vor der Applikation wird der poröse Überzug 31, das heisst die Schicht des Viskoseschwamms durch eine leitende Kon- An advantageous embodiment of the application flat electrode for neurostimulation is shown in FIG. 6. It consists of a support pad 34 on which an electrode plate 32 made of metal is fastened with a feed conductor 33 and a porous coating 31, which in this case is formed by the layer of a viscose sponge. Before application, the porous coating 31, that is to say the layer of the viscose sponge, is

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20 20th

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taktlösung getränkt, die den kleinen geforderten Übergangswiderstand zwischen der Elektrodenplatte 32 aus Metall und dem Gewebe bildet. In der konkreten Ausführung ist die Tragplatte 34 aus Gummi verfertigt, die Elektrodenplatte 32 ist aus weichem Nickel hergestellt. Der poröse Überzug 31, clock solution soaked, which forms the small required contact resistance between the electrode plate 32 made of metal and the tissue. In the specific embodiment, the support plate 34 is made of rubber, the electrode plate 32 is made of soft nickel. The porous coating 31,

der durch den Viskoseschwamm gebildet ist, ist durch eine Lösung des isotonischen Chloridnatriums getränkt. which is formed by the viscose sponge is soaked in a solution of the isotonic chloride sodium.

Eine weitere vorteilhafte wässrige Kontaktlösung kann zum Beispiel eine einprozentige Lösung des Chloridnatriums s im Wasser bilden. A further advantageous aqueous contact solution can, for example, form a one percent solution of the chloride sodium in water.

s s

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. Device for neurostimulation electroanalgesia with a food source part, a neurostimulator part and with application electrodes, characterized in that the food source part (1) by a voltage converter (3) with a voltage transformer (4), by a rectifier (5) and by a voltage stabilizer ( 6) is formed, the neurostimulator part (2) being connected to the outputs of the feed source part (1), which is provided by an astable pulse generator (7), by an associated, monostable pulse generator (8) with means for adjusting the pulse width, by a Current source (9) with adjustable, constant output current with means for setting the current and through an output circuit (10) with a switching element which switches the current on and off, controlled by the pulses of the monostable pulse generator, and with output terminals (11) for the on -closing the application electrodes (26-30) is formed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the astable pulse generator (7) comprises a variable resistor (12) with which a protective resistor (13) and a capacitor (14) are connected in series, between the protective resistor (13) and an electrode of a diac (15) is connected to the capacitor (14), while its second electrode is connected in series to a resistor (16), the second end of which is connected to the second end of the capacitor (14) and at the same time this resistor ( 16) is connected in parallel to the input of the monostable pulse generator (8).

3. Device according to claim 2, characterized in that the switching element is formed by a transistor (19), to the collector in series, the output terminals (11) for connecting the application electrodes and the current source are connected, which are by a transistor (17) is formed, the emitter of which is connected in series with a resistor (18), a potentiometer (22) being connected in series with a compensation diode (25) for compensating for temperature changes and with a protective resistor (23) for adjusting the current , whose sliding contact is connected to the base of the current source transistor (17).

4. Device according to claim 2, characterized in that the switching element by a transistor (19)

lo is formed, at the collector of which is connected in series with the collector of the current source formed by a transistor (17) an ammeter (20) with a rotating coil, the output terminals (11) being connected in parallel to the switching transistor (19) with a diode connected in series (21) are connected and the emitter of the current source transistor (17) is connected in series with a resistor (18), the current being set in series with a compensation diode (25) for compensating for temperature changes and with a protective resistor (23) a poten-20 tiometer (22) is connected, the sliding contact of which is connected to the base of the current source transistor (17).

5. Device according to claim 1, characterized in that an independent application electrode (27) and a second to an output terminal (1 lb) of the device

25 output terminal (IIa) at least two further application electrodes (26, 28) are connected.

6. Device according to claim 5, characterized in that the application electrodes (26, 27, 28, 29, 30) are formed by a support pad (34) on which one

30 electrode plate (32) is attached, which is provided with a porous coating (31).

7. Device according to claim 6, characterized in that the porous coating (31) is formed by a viscose sponge.