DE1489665C - Elektromedizinisches Reizstromgerät - Google Patents
Elektromedizinisches ReizstromgerätInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromedizinisches Reizstromgerät zur Erzeugung von Stromimpulsen
mit einem Patientenstromkreis, der aus einer Reihenschaltung eines Speicherkondensators,
Verbindungseinrichtungen zu einem zu behandelnden Körperteil und einem elektronischen Entlade-Steuerorgan
besteht, das mit Hilfe von Steuerimpulsen die Entladung des Speicherkondensators steuert,
mit einer Spannungsquelle, die zur Ladung des Speicherkondensators über eine elektronische Lade-Steuervorrichtung,
die mit Hilfe der Steuerimpulse während der Entladungsdauer des Speicherkondensators sperrbar ist, zwischen dem ersten Steuerorgan
und dem Speicherkondensator an den Patientenstromkreis angeschlossen ist, und mit einer Einrichtung
zur Erzeugung der Steuerimpulse.
Ein derartiges Reizstromgerät ist in dem älteren nicht vorveröffentlichten deutschen Patent 1233 958
vorgeschlagen worden.
Ferner ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 048 643 ein elektromedizinisches Reizstromgerät
zur Erzeugung von Stromimpulsen mit einem Patientenstromkreis bekannt, der aus einer Reihenschaltung
eines Speicherkondensators, Verbindungseinrichtungen zu einem zu behandelnden Körperteil
und einem elektronischen Entladesteuerorgan besteht, das mit Hilfe von Steuerimpulsen die Entladung des
Speicherkondensators steuert. Das bekannte Gerät weist ferner eine Spannungsquelle zur Ladung des
Speicherkondensators sowie eine Einrichtung zur Erzeugung der Steuerimpulse auf.
Durch die schweizerische Patentschrift 219 798 ist ferner ein elektromedizinisches Reizstromgerät zur
Erzeugung von Stromimpulsen bekannt, in dessen Patientenstromkreis in Reihe mit den zu dem behandelnden
Körperteil führenden Verbindungseinrichtungen eine Pentodenröhre als elektronisches Steuerorgan
geschaltet ist.
Bei der Verwendung als Dentalstimulator wird mit Hilfe eines Reizstromgerätes einem Zahn ein Stromstoß,
normalerweise als Rechteckimpuls, von kurzer Dauer (10 μ see sind ein Wert, der in der Praxis
üblich ist) und bei einer Stromstärke (Amplitudenspitze) innerhalb eines Bereiches von beispielsweise
1 bis 100 μΑ zugeführt. Diese Rechteckimpulse sollen als regelmäßige Impulsfolge von beispielsweise einem
oder zwei Impulsen je Sekunde oder auch als einzelne Impulse bei willkürlich gewählten Zeiten geliefert
werden. Bei Stimulatoren für andere mediziniche Anwendungszwecke können selbstverständlich
andere Bedingungen hinsichtlich Impulslänge, Zwischenzeiten und Amplitude auftreten.
Da ein Zahn allgemein einen sehr hohen Widerstand hat, wird meist eine relativ hohe Spannung notwendig
sein, um die gewünschte Impulsamplitude zu erhalten; es hat sich in der Praxis gezeigt, daß in
einigen Fällen Spannungen bis zu einigen 100 Volt notwendig sind. Bei der Benutzung derart hoher
Spannungen besteht die Gefahr, daß bei einem Fehler eines Bestandteils der Anlage der Strom so groß wird,
daß der Patient Schaden erleidet. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der diese Gefahr
auf ein Minimum reduziert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektromedizinisches Reizstromgerät zu schaffen, bei
dem die Gefahr, daß ein Patient so großen Strom erhält, daß er Schaden erleiden kann, im wesentlichen
eliminiert ist.
Diese Aufgabe wird bei einem elektromedizinischen Reizstromgerät der eingangs beschriebenen Art dadurch
gelöst, daß das im Ladekreis des Speicherkondensators zu ihm in Reihe und parallel zu den zu
dem zu behandelnden Körperteil führenden Verbindungseinrichtungen ein Gleichrichter angeordnet ist,
daß das strombegrenzende Entlade-Steuerorgan wäh-
. rend der Zeitdauer der Steuerimpulse einen einstellbaren
Strom leitet und während der dazwischenliegenden Zeitintervalle gesperrt ist und daß die
Lade-Steuervorrichtung aus einer in Richtung des Speicherkondensators leitenden Diode besteht, die
mit Hilfe einer Sperrvorrichtung durch die Steuerimpulse sperrbar ist.
Es hat sich erwiesen, daß durch einen derart ausgebildeten Apparat die Gefahr, daß der Patient so
großen Strom erhält, daß Schäden auftreten können, in der Tat vollkommen beseitigt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des oben beschriebenen Reizstromgerätes ist zur Sperrung der
den Ladestrom übermittelnden Diode deren Anode über eine weitere Diode und ein Lade-Steuerorgan
an eine Spannung angeschlossen, die gleich oder kleiner ist als die Kathodenspannung des Entlade-Steuerorgans,
und das Lade-Steuerorgan ist während der Zeitdauer der Steuerimpulse, jedoch nicht in den
Zeitintervallen zwischen den Steuerimpulsen leitend. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß ein elektronisches
Hilfssteuerorgan von dem Steuerimpuls in der Weise beeinflußt wird, daß es die Steuerelektrode
des Entlade-Steuerorgans während des Steuerimpulses über eine zwischen den Steuerimpulsen gesperrte
Diode auf einer einstellbaren Spannung hält.
Das elektronische Hilfssteuerorgan kann während des Steuerimpulses der Steuerelektrode des Lade-Steuerorgans
eine solche Spannung erteilen, daß ein starker Strom durch das Lade-Steuerorgan fließt.
Vorteilhafterweise ist das Entlade-Steuerorgan eine Elektronenröhre in Form einer Pentode und das
Lade-Steuerorgan eine Elektronenröhre in Form einer Triode oder ein Transistor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hilfssteuerorgan ein Transistor.
Das oben beschriebene Reizstromgerät wird in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen
Reizstromgerätes ein Schaltbild der Ausgangsstufe eines Dentalstimulators, und
F i g. 2 zeigt eine Abänderung der Schaltung gemäß Fig. 1.
Der in F i g. 1 gezeigte Dentalstimulator besitzt ein aus einer Elektronenröhre in Form einer Pentode bestehendes
stromerzeugendes Entlade-Steuerorgan (V2), dessen Anode die Anodenspannung von einer
Klemme (bezeichnet mit +) einer Spannungsquelle über einen ersten Widerstand R1, ein Strommeßgerät
A, das über einen Schalter Sl kurzgeschlossen werden kann, einen zweiten Widerstand R 4 und eine
Diode D 2 erhält. Die Kathode des Entlade-Steuerorgangs V 2 ist mit einem geerdeten Punkt verbunden;
das Gitter der Elektronenröhre in Form einer Pentode erhält eine gegenüber der Erde konstante
Spannung auf Grund der Zusammenwirkung des Widerstandes R 5 und einer Konstantspannungsröhre
V 3, beispielsweise eine Gasentladungsröhre (Neonröhre).
Weiterhin ist mit der Anode des Entlade-Steuer-
organs F 2 eine Platte des Speicherkondensators C verbunden, die andere Kondensatorplatte ist mit einer
Elektrodenklemme mit der Bezeichnung UT verbunden, die mit dem zu prüfenden Zahn zu verbinden ist
und außerdem über einen Gleichrichter D 3 zu erden ist. Eine zweite Elektrodenklemme B, die mit dem
Zahn verbunden werden soll, ist ebenfalls geerdet.
Um einige Vorspannungen und Hilfsspannungen gemäß der unten folgenden Beschreibung zu erhalten,
die gegenüber Erdpotential negativ sind, ist die Plusklemme der Spannungsquelle mit deren Minusklemme
über eine Widerstandskette verbunden, wobei die Widerstände R 2 und R 6 zwischen der Plusklemme
und Erde liegen, während die Widerstände RU, R16, RIl und Ä18 zwischen Erde und der
Minusklemme liegen. Um Spannungsstabilisierungen zu erhalten, sind die Widerstände R11, R16 und
R17 von zwei Zenerdioden Z1 und Z 2 überbrückt.
Zur Einstellbarkeit der Vorspannung an dem Steuergitter der Pentode V 2, die den Kondensatorstrom
durch die Pentode V 2 bestimmt, ist der Widerstand R16 als Potentiometer ausgebildet, von dessem beweglichen
Abgriff eine veränderliche Spannung abgenommen werden kann.
Damit der Speicherkondensator C bis auf eine geeignete Spannung aufgeladen werden kann und die
Spannungsquelle dann von dem Kondensator abgeschaltet werden kann, ist ein weiteres Lade-Steuerorgan
Vl vorgesehen, das als Triode dargestellt ist. Das Lade-Steuerorgan Vl ist mit seiner Anode mit
der Plusklemme über einen Widerstand R 3 verbunden; die Anode ist weiterhin über eine DiodeDl
mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R 4 und der Diode D 2 verbunden. Die Diode
Dl ist so angeordnet, daß sie Strom zur Anode des Lade-Steuerorgangs Vl führt. Die Kathode des
Lade-Steuerorgangs Vl ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Zenerdioden Zl und Z 2 verbunden,
und ihr Steuergitter ist über den Widerstand Rl und die Diode D5 an einen Transistorschaltkreis
angeschlossen, der den Transistor Tr und weitere. Schaltelemente umfaßt, die aus Widerständen und ·
Dioden bestehen.
Um von einer Meßstellung, in der ein einstellbarer, konstanter Strom durch das Entlade-Steuerorgan V 2
fließt, auf eine Impulsstellung umschalten zu können, in der der Speicherkondensator C zunächst aufgeladen
und dann in Form von Impulsen über das Entlade-Steuerorgan V 2 und den Patienten entladen
wird, ist ein Schalter S 2 vorgesehen, der mechanisch mit dem oben erwähnten Schalter 51 gekoppelt ist,
wobei die geschlossene Stellung des Schalters S 2 der Meßstellung und sein geschlossener Zustand der
Impulsstellung entspricht. Der Schalter 51 ist geschlossen, wenn der Schalter 52 offen ist.
Um die erwähnten Entladungsimpulse von dem Speicherkondensator C zu erhalten, werden der Verbindung
P Rechteckimpulse von einem Impulsgenerator (nicht gezeigt) mit negativer Polung zugeführt.
Diese Impulse gelangen zu der Basis des Transistors Tr über den Widerstand R12, und der Transistor Tr
erhält eine Vorspannung an seiner Basis mittels der WiderständeR6 und R9. Der Emitter des Transistors
Tr ist geerdet; sein Kollektor ist mit der Minusklemme der Spannungsquelle über den Widerstand
R13, der die Kollektorlast darstellt, und den
Widerstand Ä18 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr ist mit dem Steuergitter des Lade-Steuerorgangs
Vl über den Widerstand Rl verbunden.
Weiterhin ist der Kollektor des Transistors Tr mit dem beweglichen Abgriff des Potentiometers R16
über einen Widerstand R15 und die Diode D 4 verbunden.
Die Diode D 5, die mit dem Steuergitter des Lade-Steuerorgans Vl verbunden ist, steht mit ihrer
Kathode mit einem Schaltkreis in Verbindung, der am einen Ende an einen Punkt zwischen den Widerständen/?^
und jR9 angeschlossen ist und eine Diode D 6 und Widerstände R14 und R10 in Serienschaltung enthält und der mit seinem anderen Ende
an Erde liegt. Die Kathodenverbindung der Diode D 5, die an einen Punkt zwischen den Widerständen
R14 und RIO angeschlossen ist, ist außerdem mit dem Schalter 52 verbunden.
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet in der folgenden Weise, wobei zunächst vorausgesetzt
sei, daß der Schalter 52 sich in der Meßstellung befindet, d. h. Schalter 52 ist geschlossen und Schalter
51 ist offen. In diesem Falle ist die Basis des Transistors
Tr über die Diode D 6, den Widerstand R14
und den Schalter 52 mit einer erheblichen negativen Spannung verbunden, und an der Basis liegt eine
solche Vorspannung, daß der Transistor Tr Maximalstrom durchläßt und einen sehr geringen Spannungsabfall
zwischen seinem Emitter und Kollektor hat. Der Kollektor des Transistors Tr hat daher im
wesentlichen Erdpotential. Da der Schalter 52 geschlossen ist, ist ein Kreis ausgehend von dem Kollektor
über den Widerstand R1 und die Diode zu der niederen Spannung an der Lötsstelle an dem Verbindungspunkt
zwischen den Widerständen RIl und R18 geschlossen. In diesem Falle ist die Diode
D 5 leitend, und es erscheint ein erheblicher Spannungsabfall an dem Widerstand R 7 auf Grund des
hindurchfließenden Stromes. Das Steuergitter des Lade-Steuerorgans Vl erhält eine solche negative
Spannung gegenüber der Kathode dieses Lade-Steuerorgans, daß sie gesperrt ist. Dadurch wird die
Diode Dl gesperrt, da ihre Kathode über den Widerstand R 3 die Spannung der Plusklemme erhält,
während ihre Anode auf Grund des Spannungsabfalls in den Widerständen R1 und R 4 an einer
niedrigeren Spannung liegt. Weiterhin ist die Diode D 4 leitend in der Verbindung von dem Kollektor
über R15 zu dem beweglichen Abgriff des Potentiometers R16, und da die Diode D 4 einen geringen
Spannungsabfall hat, erhält das Steuergitter des Entlade-Steuerorgans V 2 über den Widerstand R 8
eine Vorspannung, die im wesentlichen gleich der Spannung an dem beweglichen Abgriff des Potentiometers
R16 ist. Durch das Entlade-Steuerorgan V 2 fließt ein Strom von der Anode zur Erde, der
bei geeigneter Auswahl und geeigneten Arbeitsbedingungen der Pentode in einem gegebenen Bereich nur
schwach von der Anodenspannung der Pentode abhängt.
Der Anodenstrom der Pentode wird erhalten von der Plusklemme über Rl, das InstrumentA, den
Widerstand R 4 und die Diode D 2. Wenn man annimmt, daß der Speicherkondensator von vornherein
nicht geladen ist, tritt zunächst die Aufladung des Kondensators ein. Diese Aufladung findet statt über
den Gleichrichter D 3 zur Erde und dauert an, bis der Speicherkondensator C dieselbe Spannung hat
wie die, die die Anode des Entlade-Steuerorgans V 2 unter vergleichbaren Bedingungen bei abgetrenntem
Speicherkondensator C haben würde. Wenn der Ladevorgang des Speicherkondensators C aufhört,
zeigt das Instrumente den durch das Entlade-Steuerorgan
bei der herrschenden Einstellung des Potentiometers R18 fließenden Strom an.
In der im folgenden beschriebenen Weise kann von der Anzeige des Instrumentes A auf den Strom
geschlossen werden, der durch das Entlade-Steuerorgan V 2 bei nachfolgender Entladung des Speicherkondensators
C fließt.
Es sei nun angenommen, daß sich die Schalter in Impulsstellung befinden, wobei der Schalter 52 geöffnet
ist und der Schalter 51 geschlossen ist, um das Instrumente kurzzuschließen. In der angedeuteten
Stellung, in der der Schalter 52 offen ist, erhält der Transistor Tr in Abwesenheit eines Impulses an der
Verbindung? eine solche Vorspannung durch R6 und R 9, daß der Transistor keinen Strom leitet. Der
Erfolg ist, daß der Kollektor eine erhebliche negative Spannung gegenüber der Erde besitzt, die über den
Widerstand^7 an dem Steuergitter des Lade-Steuerorgans
Vl liegt, die gesperrt ist. Es sei bemerkt, daß die Diode D 4 gesperrt ist und es der geringen negativen
Spannung des beweglichen Abgriffs des Potentiometers R16 nicht erlaubt, sich auszuwirken.
. Da sowohl das Lade-Steuerorgan Vl als auch das Entlade-Steuerorgan V 2 gesperrt sind, wird der Speicherkondensator C in der beschriebenen Weise in einem Stromkreis von der Plusklemme über den Widerstand R1, den Schalter 51 (der das Instrumente vor dem möglichen kräftigen Ladestrom schützt), den Widerstand R 4, die Diode D 2, den Speicherkondensator C und den Gleichrichter D 3 zur Erde aufgeladen.
. Da sowohl das Lade-Steuerorgan Vl als auch das Entlade-Steuerorgan V 2 gesperrt sind, wird der Speicherkondensator C in der beschriebenen Weise in einem Stromkreis von der Plusklemme über den Widerstand R1, den Schalter 51 (der das Instrumente vor dem möglichen kräftigen Ladestrom schützt), den Widerstand R 4, die Diode D 2, den Speicherkondensator C und den Gleichrichter D 3 zur Erde aufgeladen.
Wenn ein Impuls von genügender negativer Amplitude an der Verbindung P eingeht, wird die Basis
des Transistors Tr jedoch während der Dauer dieses Impulses derart negativ, daß der Transistor Tr leitend
wird. Der Kollektor des Transistors nimmt näherungsweise Erdpotential an, und in der gleichen
Weise, wie oben beschrieben, wird die Steuergitterspannung des Entlade-Steuerorgans V 2 beeinflußt
von der Spannung an dem beweglichen Abgriff des Potentiometers R16, so daß die Arbeitsbedingungen
des Entlade-Steuerorgangs V 2 von dieser Steuergitterspannung und der konstanten Beschleunigungsgitterspannung
bestimmt werden, die von der Konstantspannungsröhre V 3 bestimmt wird. Da der
Anodenstrom einer Elektronenröhre in Form einer Pentode innerhalb relativ weiter Grenzen nicht von
der Anodenspannung beeinflußt wird, ist der durch die Röhre bei Entladung des Speicherkondensators C
fließende Strom, wenn eine leitende Verbindung zwischen den Verbindungspunkten UT und B existiert
(der Gleichrichter D 3 sperrt den Entladungsstrom), praktisch völlig vorausbestimmt, sogar für stark verschiedene
Spannungswerte am Speicherkondensator C und der Impedanz zwischen den Verbindungspunkten
UT und B (der zu prüfende Zahn). Daher wird der Entladungsstrom des Speicherkondensators C in
guter Näherung gleich dem sein, der von dem Instrument A in der Meßstellung angezeigt wurde, vorausgesetzt,
daß die Einstellung des Potentiometers R16 in der Zwischenzeit nicht verstellt wurde.
Um zu vermeiden, daß bei der Entladung des Speicherkondensators C ein weiterer Strom von dem
Entlade-Steuerorgan V 2 von der Plusklemme über die Diode D 2 fließt, muß diese Diode gesperrt sein,
während der negative Impuls zu der Verbindungsstelle P anhält. Dies wird dadurch erreicht, daß dann,
wenn sich die Schalter in der Impulsstellung befinden, das Steuergitter des Lade-Steuerorgangs Vl
im wesentlichen die Spannung Null erhält und damit eine stark positive Vorspannung gegenüber der
Kathode des Lade-Steuerorgans Vl, die an dem negativen Verbindungspunkt zwischen den ZenerdiodenZl
und Z 2 liegt. Daher wird ein starker
ίο Anodenstrom durch das Lade-Steuerorgan Vl
fließen, und der Spannungsabfall an Vl wird klein sein, während der größere Teil des Spannungsabfalls
zwischen der Plusklemme und Erde an dem Widerstand R 3 entstehen wird. Die Diode Dl
ist mit ihrer Anode mit einer niedrigen positiven Spannung verbunden, und ein Teil des Stroms zu der
Anode des Lade-Steuerorgangs Vl wird von der Plusklemme über Rl, Schalter 51, jR4 und Dl erhalten.
Somit ist die Anode der Diode D 2 mit einer niedrigeren positiven Spannung als die Kathode der
Diode D 2 verbunden, die an den Speicherkondensator C angeschlossen ist, der auf eine hohe Spannung
aufgeladen ist. Somit ist die Diode D 2 gesperrt
und beeinflußt die Entladung des Speicherkondensators C durch das Entlade-Steuerorgan V 2 nicht.
Wie oben vermerkt, kann der Speicherkondensator C dann, wenn ein Impuls an der Verbindung P
vorliegt, nur über den zu prüfenden Körperteil des Patienten entladen werden, der zwischen den Verbindungspunkten
UT und B liegt, und zwar deshalb, weil der Gleichrichter D 3 zwischen dem Speicherkondensator
C und Erde liegt, um die Ladung des Kondensators zu ermöglichen, wobei dieser Gleichrichter
den Entladungsstrom jedoch sperrt. Bei einem Dentalstimulator ist die Verbindung B normalerweise
eine mit der Hand zu haltende Elektrode, während die Elektrode, die den Strom dem Zahn zuführt, an
die Verbindung UT angeschlossen ist.
Das an der Verbindung P vorliegende Signal hat während der Intervalle zwischen den Impulsen eine
solche Basisspannung, daß dieselben Bedingungen vorliegen, wie sie für die Meßstellung beschrieben
wurden.
Die der Verbindung P zugeführten Impulse werden von einem geeigneten Impulsgenerator (nicht
gezeigt) erhalten, der vorzugweise mit der beschriebenen Anlage zu einer Einheit zusammengeschlossen
ist, wobei gewünschtenfalls Einrichtungen vorgesehen sind, um der Verbindung P eine Impulsfolge
oder einzelne Pulse jeweils bei manueller Betätigung von Steuereinrichtungen zuzuführen.
Bei einer praktischen Ausführungsform des in F i g. 1 dargestellten Apparates wurde befriedigende
Arbeitsweise unter Benutzung der folgenden Komponenten und Arbeitsbedingungen erreicht:
Rl 4,7 Kiloohm
R2 220 Kiloohm
R3 470 Kiloohm
R4 510 Kiloohm
RS 220 Kiloohm
R6 10 Kiloohm
Rl 47 Kiloohm
RS 1 Kiloohm
R9 22 Kiloohm
RIO 100 Kiloohm
All 60 Kiloohm
R12 15 Kiloohm
Claims (7)
1. Elektromedizinisches Reizstromgerät zur impulsen gesperrte Diode (D 4) auf einer einstell-
Erzeugung von Stromimpulsen mit einem Patien- 30 baren Spannung hält.
tenstromkreis, der aus einer Reihenschaltung
4. Reizstromgerät nach Anspruch 3, dadurch
eines Speicherkondensators, Verbindungseinrich- gekennzeichnet, daß das elektronische Hilfs-
tungen zu einem zu behandelnden Körperteil und steuerorgan (Tr) während des Steuerimpulses
einem elektronischen Entlade-Steuerorgan be- der Steuerelektrode des Lade-Steuerorgangs (V 1)
steht, das mit Hilfe von Steuerimpulsen die Ent- 35 eine solche Spannung erteilt, daß ein starker
ladung des Speicherkondensators steuert, mit Strom durch das Lade-Steuerorgan (Fl) fließt,
einer Spannungsquelle, die zur Ladung des Spei-
5. Reizstromgerät nach einem der Ansprüche 1
cherkondensators über eine elektronische Lade- bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlade-
Steuervorrichtung, die mit Hilfe der Steuer- Steuerorgan (V 2) eine Elektronenröhre in Form
impulse während der Entladungsdauer des 4° einer Pentode ist.
Speicherkondensators sperrbar ist, zwischen dem
6. Reizstromgerät nach einem der Ansprüche 2
ersten Steuerorgan und dem Speicherkondensator bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lade-
an den Patientenstromkreis angeschlossen ist, und Steuerorgan (Fl) eine Elektronenröhre in Form
mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Steuer- einer Triode oder ein Transistor ist.
impulse, dadurch gekennzeichnet, daß 45
impulse, dadurch gekennzeichnet, daß 45
7. Reizstromgerät nach einem der Ansprüche 3
das im Ladekreis des Speicherkondensators (C) bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfs-
zu ihm in Reihe und parallel zu den zu dem zu steuerorgan (Tr) ein Transistor ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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