DE1489702A1

DE1489702A1 - Device and circuit arrangement for anesthesia

Info

Publication number: DE1489702A1
Application number: DE19651489702
Authority: DE
Inventors: Condict Edgar Rhodes
Original assignee: BIO TRONICS RES Inc
Current assignee: BIO TRONICS RES Inc
Priority date: 1964-08-26
Filing date: 1965-08-05
Publication date: 1969-06-04
Also published as: IL24075A; ES320859A1; US3495596A; ES316066A1; AT267042B; CH467627A; NL6510787A; DK118902B; GB1114787A; BE667757A

Description

BIO-TRONICS RESEARCH, INC., Main Street, NEW LONDON, NEW HAMPSHIRE, U. S. A.BIO-TRONICS RESEARCH, INC., Main Street, NEW LONDON, NEW HAMPSHIRE, U.S.A.

Device and circuit arrangement for anesthesia.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die Verarbeitung und Verwendung von von einem Lebewesen abgenommenen elektrischen Signalen. Insbesondere bezieht sich sich auf die Verwendung eines elektroencephalographischen Signales zu Anaesthesiezweeken.The invention relates generally to the processing and use of electrical power removed from a living being Signals. In particular, relates to the use of an electroencephalographic signal for anesthetic purposes.

Bei der hier im einzelnen beschriebenen Ausführung gemäß der Erfindung wird ein elektroencephalographisches Signal (im folgenden kurz EEG genannt) verarbeitet und zum Anaesthesieren des Patienten zu diesem zurückgeleitet. Ein wesentliches Merkmal liegt dabei darin, daß das EEG-Signal zur Modulation einer Trägerfrequenz verwandt wird. Dieser modulierte Träger wird zu dem gleichen Patienten zurückgeführt, von dem das EEG-Signal abgenommen wurde, um damit die Anaethesie zu erzeugen.In the embodiment according to the invention described here in detail an electroencephalographic signal (hereinafter referred to as EEG for short) is processed and used to anesthetize the patient returned to this. An essential feature is that the EEG signal is used to modulate a carrier frequency is used. This modulated carrier becomes the same patient from which the EEG signal was taken, in order to produce the anaethesia.

Die Verwendung eines elektrischen Signales zum Zwecke der Anaesthesie ist bekannt. Die für dieses Signal erforderlichen Stromwerte liegen jedoch höher als es für die Anwendung bei einem Menschen erwünscht ist. Der größte Teil der heute verwandten elektronischen Anaesthesiegeräte wird daher bei der Operation von Tieren, insbesondere von größeren Tieren, wie Pferden und Kühen, verwandt.· Die Verhältnisse liegen so, daß sich die zur Zeit bekannten Teohniken der elektronischen Anaesthesie nicht für eine längere Anwendung bei einem Patienten eignen, ohne daß damit eine Gefahr fürThe use of an electrical signal for the purpose of anesthesia is known. However, the current values required for this signal are higher than they are for use in a human is desirable. Most of the electronic anesthesia devices used today are therefore used in the operation of animals, particularly related to larger animals such as horses and cows. The situation is such that the Teohniken known at the time of electronic anesthesia are not suitable for prolonged use on a patient without this being a risk for

das Leben und die Gesundheit des Patienten verbunden ist. Diese ^ B 88/ 909823/0500 ⁸*^{D Or}'G'N4l "-i- ^A the life and health of the patient is connected. This ^ B 88 / 909823/0500 ⁸ * ^{D Or} 'G'N4l "-i- ^A

Gefahr erklärt sioh wahrscheinlich daraus, daß die Nervenbahnen während der Behandlung zerstört werden.Danger is probably explained by the fact that the nerve tracts destroyed during treatment.

Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Lehre, daß EEG-Signale im Gehirn erzeugt oder mindestens im Zusammenhang mit einer Gehirnaktivität hervorgerufen werden, so daß eine Beeinflussung dieser Gehirnaktivität eine Auswirkung auf das Nervensystem haben muß. Zum Erfassen elektrischer Impulse setzt man daher Elektroden auf die Schläfen eines Patienten auf und fuhrt die Impulse dann synchron zu den erzeugenden Signalen zurück. Die von den Elektroden aufgenommenen und verarbeiteten Signale werden Über ein Rückkopplungsnetzwerk zurückgeleitet, damit sich das erforderliche Phasenverhältnis zu den durch das Gehirn intern erzeugten Impulsen ergibt.The present invention is based on the teaching that EEG signals generated in the brain or at least in connection with a Brain activity are caused, so that influencing this brain activity have an effect on the nervous system got to. To record electrical impulses, electrodes are therefore placed on the temples of a patient and the impulses are then applied synchronously with the generating signals. The signals picked up and processed by the electrodes are fed back via a feedback network so that the required phase relationship to the pulses generated internally by the brain is obtained.

Durch Versuche an kleinen Affen wurde festgestellt, daß sioh durch Zurückführen geeignet ausgewählter Frequenzanteile der EEG-Signale bei Säugetieren ein längerer Schlaf und eine Anaesthesie hervorrufen läßt. Weiter wurde festgestellt, daß sioh dieseErscheinungen ohne offensichtliche nachteilige Auswirkungen beliebig lange aufrechterhalten lassen und daß sich diese Erscheinungen durch Unterbrechen des Rückkopplungsweges augenblicklich beenden lassen. Das gleiche Tier ist auf diese Weise viele Male, behandelt worden, ohne daß sich eine Sohädigung zeigte. Neurotisohe Symptom·, wie man sie bei Auftreten von Schmerzen hätte erwarten müssen, sind nioht aufgetreten. Äußerliche und unerwünschte krankhafte Symptome konnten weder zur Zeit der Behandlung nooh nachträglich festgestellt werden«Experiments on small monkeys have shown that sioh through Returning suitably selected frequency components of the EEG signals causes longer sleep and anesthesia in mammals. It was further found that they had these phenomena can be maintained indefinitely without obvious adverse effects and that these phenomena can be ended immediately by interrupting the feedback path. That same animal has been treated in this way many times, without that there was such damage. Neurotic symptom · how to get them should have expected when pain occurred, did not occur. External and undesirable pathological symptoms could can neither be determined at the time of treatment nooh afterwards «

Es wurde gefunden, daß die Rückkopplung»impulse vorzugsweise als .It has been found that the feedback "pulses preferentially as. Modulation einer Trägerfrequenz von 10 kHz und mehr auftreten soll*Modulation of a carrier frequency of 10 kHz and more should occur *

909823/0500 - "909823/0500 - "

BAD OfllGJNAL * 2 -BAD OfllGJNAL * 2 -

ten. In diesem Fall ist die Rückkopplung schon bei recht niedrigen Trägerstromamplituden erfolgreich und den Ausgangselektroden werden nur kleine Ströme zugeführt. Die Gefahr für den Patienten wird damit bis auf ein Minimum herabgedrückt, dme Zerstörung der Nervenbahnen ergeben sich optimale Wirkungen. Es wird vermutet, daß diese günstigen Auswirkungen auf die relative Leichtigkeit zurückzuführen sind, mit der hohe Frequenzen zu den Nervenbahnen des Gehirnes, die die Wahrnehmung steuern, durchdringen können. ten. In this case the feedback is already at quite low Carrier current amplitudes are successful and only small currents are fed to the output electrodes. The danger to the patient becomes thus depressed to a minimum, stupid destruction of the nerve tracts result in optimal effects. It is supposed that attributed these beneficial effects to the relative ease with which high frequencies can penetrate to the nerve tracts of the brain that control perception.

Es wurde gefunden, daß bestimmte Frequenzanteile des von den Elektroden abgenommenen Signales die gewünschten Wirkungen hervorrufen und daß andere Frequenzanteile nicht erforderlich sind und sogar noch schädigend wirken können. Diese Frequenzen, im wesentlichen alle Frequenzen über 40 und unter 5 Hz werden daher ausgefiltert. Diese Frequenzen scheinen nachteilige Auswirkungen auf die Herz- und Atemfunktionen zu haben. Um 60 Hz-Artefacte auszuschal«- ten, verwendet man weiter ein Hochpaßfilter zur Beeinflussung des zum Patienten zurückgeführten Signals. Die dann noch zurückbleibenden Frequenzanteile sind dann, wenn man sie als Amplitudenmodulation einer Trägerfrequenz aufdrückt, recht brauchbar zum» Hervorrufen der Anaesthesia. ,It was found that certain frequency components of the from the electrodes Taken signal cause the desired effects and that other frequency components are not required and can even have a damaging effect. These frequencies, essentially all frequencies above 40 and below 5 Hz are therefore filtered out. These frequencies seem to have an adverse effect on the company Having cardiac and respiratory functions. To eliminate 60 Hz artifacts «- th, a high-pass filter is also used to influence the signal returned to the patient. The ones that remain then Frequency components are then when they are called amplitude modulation a carrier frequency, quite useful for »evoking of anesthesia. ,

Statt der Modulation eines Trägers mit einem EEG-Signal können auch EKG-Signale aufgenommen, zur Modulation eines Trägers verwandt und auf die gleiche Weise zurückgeführt werden, wie dies die EEG-Signale beschrieben wurde, Bei allen untersuchten fieren wurde festgestellt, daß dadurch ein Ausbleiben des Herzschlages bewirkt werden kann.Instead of modulating a carrier with an EEG signal you can EKG signals can also be recorded, used to modulate a carrier, and fed back in the same way as this the EEG signals have been described in all fieren examined it was found that this caused an absence of the heartbeat can be effected.

Die Erfindung wird im Zuummetihmg alt ätr Verarbeiimng «üstn Signals wum Zwrnk® ein#r Anfi&ethcwl« totiöhritfeen» _(iOit «täfetlThe invention is used in the process of processing «üstn signals wum Zwrnk® a # r Anfi & ethcwl« totiöhritfeen » _(i Oit« tafetl

,.»*■ BAD ORIGINAL,. »* ■ BAD ORIGINAL

tretenden erfindungsgemäßen Schritte können aber bei Jedem vom Körper abgenommenen elektrischen Signal verwandt werden, um ein Rück- . kopplungssignal zu erzeugen, das dem Nervensystem des Patienten zugeführt wird. .Steps according to the invention can be used for each electrical signal picked up from the body to generate a reverse. to generate coupling signal, which is fed to the nervous system of the patient will. .

Die hier beschriebene Ausführung dient zum Erreichen einer totalen Anaesthesie. Der Erfindeirr hat jedoch Selbst-Versuche durchgeführt und dabei festgestellt, daß sich durch geeignete Auswahl der zurück·« geführten Frequenzen Teile seines Körpers schmerzunempfindlich machen ließen, wie ein Arm, ein Bein, der andere Arm, das andere Bein; ohne daß er dabei das Bewußtsein verlor. Die Versuche haben gezeigt, daß die Auswirkung auf die Körperfunktionen frequenz- und phasenabhfingig sind. Zur Lokalanaesthesie jedes Körperteils wird nur ein sehr schmales Frequenzband der EEG-Signale benötigt, das im allgemeinen nur wenige Hz breit ist. Die Höhe der Frequenz schwankt jedoch im allgemeinen mit dem gerade behandelten Körperteil. Auch bei dieser Teilanaesthesie werden die Elektroden an den Kopf des Patienten angeschlossen und man verwendet die gleiche Schaltung, wie sie hier im Zusammenhang mit der Totalanaesthesie beschrieben wird.The design described here is used to achieve a total Anesthesia. However, the inventor has carried out self-experiments and found that through a suitable selection of the back · « guided frequencies made parts of his body insensitive to pain, such as one arm, one leg, the other arm, the other leg; without losing consciousness. The experiments have shown that the effects on body functions are frequency and phase dependent are. For local anesthesia of every part of the body, only a very narrow frequency band of the EEG signals is required, which is generally is only a few Hz wide. However, the level of the frequency will generally vary with the part of the body being treated. Also at In this partial anesthesia, the electrodes are connected to the patient's head and the same circuit is used as it is described here in connection with total anesthesia.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen einer Anaesthesie, die sich sicher und wirkungsvoll über längere Zeitabschnitte aufrechterhalten läßt.The invention relates to an arrangement for generating anesthesia, which can be safely and effectively maintained over long periods of time.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Mittel zur Anwendung des von dem Patienten erzeugten EEG-Signals als Ausgangsgröße für das Bewirken der Anaesthesie. .The invention particularly relates to a means for applying the EEG signal generated by the patient as an output variable for the Effecting anesthesia. .

Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, daß man das von dem anaesthesierten Patienten abgegebene EEG-Signal zur Steuerung derAnother purpose of the invention is that the EEG signal emitted by the anesthetized patient to control the

Anaesthesie verwendlP.^{9 8 2 3} / 0 5 0 0Use anesthesia P. ^{9 8 2} 3/0 5 0 0

BADBATH

Die Erfindung sieht weiter vor, daß Signale niedriger Frequenz dem Nervensystem des Patienten zugeführt werden.The invention further provides that signals low frequency the The patient's nervous system.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß ein behandeltes oder abgeändertes Signal, das vom Nervensystem des Patienten agenommen wurde, wieder in dieses Nervensystem eingegeben wird.The invention further provides that a treated or modified signal that was received by the patient's nervous system, is re-entered into this nervous system.

Der Ausdruck "Patient" wird in den Ansprüchen und im größten Teil der Beschreibung zur Bezeichnung des erfindungsgemäß behandelten Lebewesens verwandt. Unter den Begriff "Patient" fallen damit sowohl Menschen als auch Tiere. ·■·The term "patient" is used in the claims and for the most part the description for the designation of the treated according to the invention Related to living being. The term "patient" thus includes both Humans as well as animals. · ■ ·

Die Erfindung wird nun am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungen beschrieben. Dabei ist:The invention will now be illustrated using the example of that shown in the drawing Executions described. Where:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Grundschaltung zum Erzeugen der Anaesthesie, 1 shows a block diagram of the basic circuit for generating the anesthesia,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiter entwickelten Schaltung zum Erzeugen einer elektronischen Anaesthesie unter Verwendung der grundlegenden Modulations- und Rückkopplungsteohnik, wie sie in Fig. !gezeigt wird, undFig. 2 is a block diagram of a further developed circuit for Generate electronic anesthesia using basic modulation and feedback techniques such as it is shown in Fig.!, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung, bei der das EEG-Signal zum Regeln der Größe des Ausgangsstromes verwandt wird, der mit einer bekannten elektronischen Anaesthesie-Anordnung erzeugt wird. · 2 shows a block diagram of a second embodiment according to the invention, in which the EEG signal is used to regulate the magnitude of the output current generated by a known electronic anesthetic device. ·

Die beiden Ausführungen' nach den Figuren 1 und 2 verwenden die. gleiche Grundschaltung. Bei der Ausführung nach Fig. 2 werden Je-.κ doch noch weitere ScWal^uh§static verwandt, die zum Zwecke deThe two versions' according to Figures 1 and 2 use the. same basic circuit. In the embodiment according to FIG. 2, Je-.κ but still other ScWal ^ uh§static related, which for the purpose of de

9098 23/050 0 .₅ .9098 23/050 0. ₅ .

cherheit, der überwachung und Flexibilität verwendet werden. In ' Pig. 1 also wird die Grundschaltung gezeigt. In den Figuren 1 und 2 werden daher für-die gleichen Blöcke die gleichen Bezugszeichen verwandt.security, monitoring and flexibility. In ' Pig. 1 the basic circuit is shown. In FIGS. 1 and 2, the same reference symbols are therefore used for the same blocks related.

Gemäß Fig. 1 werden an die Schläfen des Patienten zwei Elektroden 11 angelegt. Diese Elektroden nehmen das von dem Patienten selbst gebildete EEG-Slgnal auf. Dieses Signal wird in dem Verstärker 12 verstärkt. Die Größe des Signals wird von einer Größenordnung von Mikrovolt bis auf eine Größe im Bereioh von einigen hundert Millivolt angehoben. Das verstärkte EEG-Signal wird einem AM-Modulator 20 zugeführt. Der Modulator 20 moduliert die von dem Oszillator 22 erzeugte Trägerfrequenz mit dem EEG-Signal. Das modulierte Signal wird durch einen von Hand einstellbaren Phasenschieber 24 geleitet. Die Bedienung stellt die Phase so ein, daß maximale Anaesthesie bei minimalem Strom erreicht wird. Der Phasenschieber 2k hat sich als sehr wesentlich zum Erreichen der Anaesthesie herausgestellt. Das modulierte und in seiner Phase verschobene Signal wird dem Patienten über die Elektroden 26 zugeleitet. Diese Elektroden 26 können mit den Aufnahmeelektroden 11 identisch sein.According to FIG. 1, two electrodes 11 are applied to the patient's temples. These electrodes pick up the EEG signal generated by the patient himself. This signal is amplified in the amplifier 12. The size of the signal is increased from an order of magnitude of microvolts to a magnitude in the region of a few hundred millivolts. The amplified EEG signal is fed to an AM modulator 20. The modulator 20 modulates the carrier frequency generated by the oscillator 22 with the EEG signal. The modulated signal is passed through a manually adjustable phase shifter 24. The operator adjusts the phase so that maximum anesthesia is achieved with minimum current. The phase shifter 2k has proven to be very essential for achieving the anesthesia. The modulated and phase-shifted signal is fed to the patient via the electrodes 26. These electrodes 26 can be identical to the receiving electrodes 11.

Der in Fig. 1 gezeigten Grundschaltung werden zahlreiche Merkmale hinzugefügt, die nun im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert werden. Die zusätzlichen Merkmale dienen unter anderem zum Unterdrücken von vielen der Frequenzen, die mit den Elektroden 11 aufgenommen werden. Duroh Ausfiltern von Signalen, die durch das Herz und duroh Muskeln erzeugt werden, sowie auch duroh das Ausfiltern von äußeren aus der Atmosphäre aufgenommenen Signalen entsteht ein Signal, welohes der Erfinder als ein gereinigtes EEG-Signal ansieht. Dieses gereinigte EEG-Slgnal läßt sioh weit sicherer einsetzen und unterdrückt die überflüssigen Signalantelle, die von den Elektroden 11Numerous features are added to the basic circuit shown in FIG. 1, which will now be explained in connection with FIG. The additional features serve, among other things, to suppress many of the frequencies picked up by the electrodes 11 will. Duroh filtering out signals passing through the heart and duroh Muscles are created, as well as by filtering out external ones Signals picked up from the atmosphere create a signal, welohes the inventor regards it as a purified EEG signal. This Purified EEG signals can be used far more safely and suppressed the superfluous signal sources generated by the electrodes 11

909823/OSOO . 6 - ' "i909823 / OSOO. 6 - '"i

aufgenommen^ werden. Ea sei noch darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "EEG'-Signal" hier sowohl zur Beschreibung des von den Elektroden 11 aufgenommenen Signals als auch zur Bezeichnung des ver-; arbeiteten Signals verwandt wird, das von der in Pig. 2 erzeugten Schaltung geliefert wird. Unabhängig davon, ob das verarbeitete oder gereinigte EEG-S;ignal sämtliche in dem Gehirn erzeugten SIg-* nale -enthält öder nicht, oder ob auch durch äußere Quellen erzeugte Frequenzen in Ihm enthalten sind, wird es nicht als ein die Erfindung beschränkender Paktor angesehen. Erfindungsgemäß werden diejenigen Frequenzenfund Spitzen ausgefiltert, die für den Patienten gefährlich werden können. Das resultierende Signal ist dann wirkungsvoll und sicher. Infolge der Eigenschaften der ausgefilterten Frequenzen ergibt sich ganz offensichtlich, daß das resultierende Signal dann ein sehr stark gereinigtes EEG-Signal ist* Ebenso offensichtlich ist, daß dieses verarbeitete und gereinigte EEG-Signal auch bestimmte vom Gehirn erzeugte Frequenzen nicht enthält. Die Stärke der Reinigung oder Beeinflussung des verarbeiteten EEG-Signals ist eine spekulative Angelegenheit. Die Lösung dieses Problemes beeinflußt jedoch nicht den Umfang der Erfindung.be included ^. Ea should also be pointed out that the term "EEG 'signal" is used here to describe both the electrodes 11 recorded signal as well as to designate the ver; working signal is used by the one in Pig. 2 generated circuit is supplied. Regardless of whether that processed or purified EEG-S; ignal all SIg- * generated in the brain nale - does not contain or does not contain, or whether it is also produced by external sources Frequencies are included in it, it is not considered a limiting factor of the invention. Be according to the invention those frequencies and peaks are filtered out that are relevant to the patient can be dangerous. The resulting signal is then effective and safe. As a result of the properties of the filtered out Frequencies it is quite obvious that the resulting signal is then a very highly purified EEG signal * Likewise it is evident that this processed and purified EEG signal also does not contain certain frequencies generated by the brain. The strength of the cleaning or manipulation of the processed EEG signal is a speculative matter. However, solving this problem does not affect the scope of the invention.

Gemäß Fig. 2 sind die Elektroden 11 unmittelbar an einen EEG-Vorverstärker 12A angeschlossen. Hierbei handelt es sich um einen stabilen Verstärker mit niedrigem Geräuschpegel, mit einem sehr hohen Eingangswiderstand und der verhältnismäßig niedrigen Verstärkung von etwa 50. Die vom Vorverstärker 12A abgegebene Spannung wird dann in dem Standard-Verstärker 12 weiter verstärkt. Dieser hat einen Verstärkungsfaktor von etwa 1000. Es entsteht daiS verstärkt« EEG-Signal, das im übrigen Teil der Schaltungsanordnung weiter^ verarbeitet wird. , -According to FIG. 2, the electrodes 11 are directly connected to an EEG preamplifier 12A connected. This is a stable amplifier with a low noise level, with a very high one Input resistance and the relatively low gain of about 50. The voltage output by the preamplifier 12A is then further amplified in the standard amplifier 12. This one has an amplification factor of about 1000. The result is the amplified « EEG signal, which is further processed in the remaining part of the circuit arrangement will. , -

Am Ausgang des Verstärkers 12 bildet sich ein EEG-Sig&al mife At the output of the amplifier 12 forms an EEG Sig & al Mife

9098237Q500 ^9098237Q500 ^

Stärke in der Größenordnung von einigen hundert Millivolt. Der Geräuschpegel am Ausgang des Verstärkers 12 ist groß. Hierbei han- . delt es sich sowohl um äußere Störungen als auch um Frequenzen, die im Gehirn noch zusätzlich zu den EEG-Signalen erzeugt werden* Zu den Störgeräuschen gehören elektrocardiographische Signale, Muskelströme, Netzfrequenzen und Störungen aus der Umwelt, die von den Elektroden 11 aufgefangen werden. Diese Störungen können von den Zündfunken von Zündkerzen stammen, vom Lauf elektrischer Motore oder von den verschiedenartigsten elektronischen Einrichtungen eines Krankenhauses, in dem die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verwandt wird. Zur weitgehenden Unterdrückung dieser Störgeräusche wird ein Bandfilter 14 und ein Einfangverstärker 16 verwandt.Strength on the order of a few hundred millivolts. The noise level at the output of the amplifier 12 is large. Here handle. it concerns both external disturbances and frequencies, which are generated in the brain in addition to the EEG signals * Interfering noises include electrocardiographic signals, muscle currents, network frequencies and environmental disturbances caused by the electrodes 11 are collected. These disturbances can originate from the sparks of spark plugs, from the running of electric motors or from a wide variety of electronic devices of a hospital in which the circuit arrangement according to the invention is used. A band filter 14 and a capture amplifier 16 are used to largely suppress this interference.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 12 wird in zwei Signale aufgeteilt. Das eine Signal läuft durch das Bandfilter 14 durch. Dieses Bandfilter hat eine solche Durchlaßcharakteristik, daß die sehr niederfrequenten Frequenzen abgeschnitten werden, die auf elektrocardiographisohe Einflüsse zurückgehen oder von den Muskeln erzeugt werden. Auf der anderen Seite des Durchlaßbereiches wird die Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) und noch höhere Frequenzen abgeschnitten* Die Bemessung des Bandfilters 14 ist nicht besonders kritisch. Es muß nur sichergestellt sein, daß die Netzfrequenzen nicht durchgelassen werden. Bei einer Netzfrequenz von zum Beispiel 60 Hz ist es daher sehr wichtig, daß sämtliche Frequenzen von wesentlich . mehr als 50 Hz ausgefiltert werden. In einem Versuch wurde ein preiswertes Bandfilter 14 verwandt, das zwischen 5 und 20 Hz· eine verhältnismäßig flaohe Durchlaßkurve hatte und bei 40 Hz um 3 db abfiel. Bin um 5 Hz tiefer liegendes unteres Ende des DurohlaQbereiches unterdrückt viele der unerwünschten Geräusche und vieleThe output voltage of the amplifier 12 is divided into two signals. One signal passes through the band filter 14. This band filter has such a pass characteristic that the very cut off low-frequency frequencies that go back to electrocardiographisohe influences or are generated by the muscles. On the other side of the pass band, the Mains frequency (50 or 60 Hz) and even higher frequencies cut off * The dimensioning of the band filter 14 is not particularly critical. It must only be ensured that the network frequencies are not allowed through. At a mains frequency of 60 Hz, for example it is therefore very important that all frequencies are essential. more than 50 Hz can be filtered out. In one attempt a inexpensive bandpass filter 14 used, which between 5 and 20 Hz had a relatively flat transmission curve and at 40 Hz by 3 db fell off. The lower end of the DurohlaQ range, which is 5 Hz lower, suppresses many of the unwanted noises and many der Huf Muskelströme zurückgehenden Signale, während die erfln-the hoof muscle currents declining signals, while the inflating

909823/0500 _ ₈'.909823/0500 _ ₈ '.

dungsnotwendigen EEG-Frequenzen beibehalten werden. Am Ausgang des Filters 14 entsteht somit ein in etwa gereinigtes EEG-Signal. In diesem Signal sind jedoch noch die im Durchlaßbereich des Filters 14 aufgefangenen oder erzeugten Störfrequenzen enthalten. Die Ausgangsspannung des Filters 14 bildet das Bezugssignal für den Einfangverstärker 16.necessary EEG frequencies are retained. At the exit of the Filters 14 thus produces an approximately purified EEG signal. In this signal, however, there are still those in the pass band of the filter 14 intercepted or generated interference frequencies. The output voltage of the filter 14 forms the reference signal for the capture amplifier 16.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 12 wird noch über einen zweiten Weg dem Einfangnverstärker 16 zugeleitet und bildet dann dessen Eingangssignal. Durch das Zusammentreffen des gefilterten Bezugssignals vom Filter 14 und der Ausgangsspannung des Verstärkers 12 in dem Einfangverstärker 16 erzeugt dieser ein EEG-Signal» das verhältnismäßig frei ist von Hintergrundgeräuschen und anderen äußeren Signalen. Ein brauchbarer Einfangverstärker wird in einem Aufsatz von Robert D. Moore beschrieben, der den Titel trägt: "Lock-In Amplifiers for Signals Buried in Noise"* erschienen im Heft vom 8. Juni 1962 des Electronics Magazine.The output voltage of the amplifier 12 is still via a second Path fed to the capture amplifier 16 and then forms its Input signal. Due to the meeting of the filtered reference signal from filter 14 and the output voltage of amplifier 12 in the capture amplifier 16, this generates an EEG signal »that proportionately is free from background noise and other external signals. A useful capture enhancer is discussed in an essay by Robert D. Moore, entitled: "Lock-In Amplifiers for Signals Buried in Noise "* published in the issue of 8. June 1962 of Electronics Magazine.

Es ist zweckmäßig, das EEG-Signal an einigen Punkten der Schaltungsanordnung zu überwachen. Dabei ist ein Bildschirm l8 am Ausgang des Einfangverstärkers 16 besonders wertvoll für eine Anzeige des von dem Patienten tatsächlich erzeugten EEG-Signals. Da am Ausgang des Einfangverstärkers 16 ein verhältnismäßig reines EEG-Signal auftritt, kann man es aufzeichnen und als Bezugswert für das normale EEG-Signal des Patienten verwenden.It is useful to have the EEG signal at some points in the circuit arrangement to monitor. There is a screen l8 at the output of the Capture amplifier 16 particularly useful for displaying the from the EEG signal actually generated by the patient. Since at the exit of the Capture amplifier 16 a relatively pure EEG signal occurs, it can be recorded and used as a reference value for the normal Use the patient's EEG signal.

Anschließend wird ein üblicher AM-Modulator 20 verwandt, um die Ausgangsspannung eines Oszillators 22 mit dem verhältnismäßig reinen EEG-Signal zu modulieren. Es ist wichtig, daß die Frequenz des Oszillators 22 beträchtlich höher als diejenigen Frequenzen ist," die man bisher im allgemeinen bei der elektronischen AnaesthesieA standard AM modulator 20 is then used to generate the Output voltage of an oscillator 22 with the relatively pure Modulate EEG signal. It is important that the frequency of the oscillator 22 be considerably higher than those frequencies " previously generally used in electronic anesthesia

90982Ϊ/0500 .- ₉ , 90982Ϊ / 0500 .- ₉ ,

verwandte. Versuche haben gezeigt, daß die Frequenz des Oszillators nicht besonders kritisch 1st, solange sie in einem verhältnismäßig hohen Frequenzbereich liegt. Frequenzen in dem verhältnismäßig breiten Bereich von 50 kHz bis 15 MHz haben sich als äußerst zufriedenstellend herausgestellt* Auch Frequenzen unterhalb von 50 kHz lassen sich sicher verwenden. Es wurde jedoch gefunden, daß bei wesentlich unter 50 kHz liegenden Frequenzen der dem Patienten für eine gleichbleibende Anaesthesie zuzuführende Strom erhöht werden muß. Einer der Hauptgründe dafür, daß die Trägerfrequenz für das EEQ-Signal im Hundfunkfrequenzbereich liegt, liegt darin, daß damit größte Wirksamkeit des EEG-Signals bei kleinster Stromzufuhr zum Patienten erreicht werden kann.relative. Tests have shown that the frequency of the oscillator is not particularly critical as long as it is in a relatively high frequency range. Frequencies in the relatively wide range from 50 kHz to 15 MHz have proven to be turned out to be extremely satisfactory * Frequencies below 50 kHz can also be used safely. However, it has been found that at frequencies substantially below 50 kHz the current to be supplied to the patient for a constant anesthesia must be increased. One of the main reasons that the carrier frequency for the EEQ signal is in the dog radio frequency range is lies in the fact that the greatest effectiveness of the EEG signal can be achieved with the smallest power supply to the patient.

Es steht nicht sicher fest, warum eine Trägerfrequenz aus dem Rundfunkfrequenzbereich gegenüber niedrigeren Frequenzen vorzuziehen ist. Es wird jedoch vermutet, daß die höheren Frequenzen eine bessere Verteilung des EEO-Slgnals in dem berührten Nervengebiet bewirken. Tierversuche zeigten, daß eine Trägerfrequenz von 250 kHz weit besser ist als eine Trägerfrequenz von 40 kHz. Falls es überhaupt eine einzige optimale Frequenz gibt, schwankt dieae zweifellos mit der Gattung und auch mit dem Individuum. Zum Erzielen guter Erfolge bei der Anaesthesie ist jedoch jeder schmale Frequenzbereich anwendbar*It is not certain why a carrier frequency from the radio frequency range should be preferred over lower frequencies is. It is believed, however, that the higher frequencies cause a better distribution of the EEO signal in the nerve area touched. Animal experiments showed that a carrier frequency of 250 kHz is far better than a carrier frequency of 40 kHz. If there is a single optimal frequency at all, the ae will undoubtedly vary with the species and also with the individual. However, any narrow frequency range can be used to achieve good results in anesthesia *

Die Ausgangsspannung des Modulators 20 wird einem Phasenschieber 24 zugeführt. Der Phasenschieber 24 wird von Hand duroh den Arzt oder einen Assistenten unter gleichzeitiger Beobachtung des Bildschirms 18 eingestellt. Für jeden Patienten und für jede Einzelanwendung wird man eine bestimmte Stellung des Phasenschiebers 24 finden» bei der das EEG-Slgnal auf dem Bildschirm lS ein Minimum anniLnat. Dies bedeutet maximalen Anaesthesieef f ekt. Für eine Total-The output voltage of the modulator 20 becomes a phase shifter 24 supplied. The phase shifter 24 is set by hand by the doctor or an assistant while simultaneously observing the screen 18. A specific position of the phase shifter 24 is used for each patient and for each individual application find »at which the EEG signal on the screen is a minimum anniLnat. This means maximum anesthetic ef ect. For a total

ÖQ9823/0S00 - 10 -ÖQ9823 / 0S00 - 10 -

anaesthesie werden die beiden Elektroden 26 auf die Schläfen des Patienten aufgesetzt. Falls der Oszillator 22 genügend von den Elektroden 11 isoliert ist, können diese mit den Elektroden 26 identisch sein und auch für diese verwandt werden.anesthesia, the two electrodes 26 are placed on the patient's temples. If the oscillator 22 has enough of the Electrodes 11 is insulated, these can be connected to the electrodes 26 be identical and also be used for these.

Signale mit Hetzfrequenz oder 50 Hz stellen eine Gefahr für den Patienten dar. Solche Signale können Krämpfe, Herzstörungen oder sogar einen Ausfall der Herztätigkeit bewirken. Aus diesem Grunde schaltet man den Elektroden 26 einen Hochpaß vor, mit dem alle Frequenzen abgeschnitten werden, die unter einer verhältnismäßig sicheren Frequenz, Z. B. 10 kHz, liegen.Signals with a chasing frequency or 50 Hz pose a risk to the Patients. Such signals can cause convulsions, heart disorders or even a failure of the heart to function. For this reason a high-pass filter is connected to the electrodes 26, with which all frequencies which are below a relatively safe frequency, e.g. 10 kHz.

Im allgemeinen soll natürlich eine maximale Modulation ohne Verzerrung des EEG-Signals erreicht werden. Maximal strebt man eine Modulation des Trägers von 90 % an. Damit vermeidet man eine Übermodulation und das Entstehen von Oberwellen. Mit einem Bildschirm 28, der an den Ausgang des Modulators 20 angeschlossen ist, kann man die Modulation überwachen und eine Übermodulation vermeiden. Vor dem Modulator 20 liegt noch ein Amplitudenbegrenzer JO. Übergroße Spitzen werden in dem Amplitudenbegrenzer 30 weggeschnitten und dadurch wird das Risiko einer Übermodulation herabgesetzt.In general, of course, maximum modulation should be achieved without distorting the EEG signal. A maximum modulation of the carrier of 90 % is aimed for. This avoids overmodulation and the creation of harmonics. With a screen 28 which is connected to the output of the modulator 20, one can monitor the modulation and avoid overmodulation. An amplitude limiter JO is also located in front of the modulator 20. Oversized peaks are cut away in the amplitude limiter 30 and this reduces the risk of overmodulation.

Zur weiteren Sicherheit liegt unmittelbar vor den Elektroden 26 noch ein Strombegrenzer 32. Dieser schneidet Stromspitzen ab, die in dem Leistungsverstärker 29 entstehen.For further safety, there is also a current limiter 32 directly in front of the electrodes 26. This cuts off current peaks that arise in the power amplifier 29.

Zur weiteren Sicherheit liegt ein Bildschirm 34 unmittelbar vor dem Patienten, das heißt an den Elektroden 26. Mit dem Bildschirm 34 wird der Arzt gewarnt, falls das dem Patienten zugeführte Signal aus irgendeinem Grunde auf irgendeine Weise von einem Normwert ab- weichen sollte oder gefährlich wird. For further safety, a screen 34 is located directly in front of the patient, that is to say on the electrodes 26. The screen 34 warns the doctor if the signal supplied to the patient should for any reason deviate from a standard value in any way or if it becomes dangerous .

909823/0S00^BADOWGINAL - u. - 909823 / 0S00 ^BADOWGINA L - u. -

Im allgemeinen will man ebenso das von den Elektroden 11 abgenommene Signal beobachten. Hierzu dient der Bildschirm J56. Der Arzt kann dann den gesamten Signalbereich überwachen und abweichende oder gefährliche Signale sofort erkennen.In general, one also wants to observe the signal picked up by the electrodes 11. Screen J56 is used for this. The doctor can then monitor the entire signal range and immediately recognize deviating or dangerous signals.

Es ist sehr schwierig, den Durchschnittswert des dem Patienten zugefühften Stromes zu messen. Der maximale Strom liegt jedoch, insbesondere bei Frequenzen Über 100 kHz, unter 1 mA. Der tatsächliche Strom schwankt beträchtlich, da er eine Punktion des jeweiligen Patienten, der Trägerfrequenz und auch des Übergangswiderstan- ' des zwischen dem Patienten und den Elektroden 26 ist. 5 mA sieht man noch als einen sicheren Strom an. Eine 5 mA-Schmelzsicherung 38 liegt daher am Ausgang des Leistungsverstärkers 29. Der Strombegrenzer 32, bei dem es sich einfach um eine Zenerdiode handeln kann, wird auf einen höheren Wert von etwa 10 mA eingestellt, so daß Stromspitzen abgeschnitten werden. Einer der Hauptzwecke und -ergebnisse dieser Erfindung ist jedoch eine wirkungsvolle Anaesthesie bei minimalster Stromzufuhr zum Patienten. Der dem Patienten zugeführte Strom liegt daher im allgemeinen weit unter den Sicherheitsgrenzen, die durch die Schmelzsicherung 58 und den Begrenzer 32 gegeben werden.It is very difficult to measure the average value of the current supplied to the patient. However, the maximum current is below 1 mA, especially at frequencies above 100 kHz. The actual current fluctuates considerably since it is a puncture of the respective patient, the carrier frequency and also the contact resistance between the patient and the electrodes 26. 5 mA is still seen as a safe current. A 5 mA fuse 38 is therefore at the output of the power amplifier 29. The current limiter 32, which can simply be a Zener diode, is set to a higher value of about 10 mA so that current peaks are cut off. However, one of the primary purposes and results of this invention is to provide effective anesthesia with minimal power to the patient. The current supplied to the patient is therefore generally well below the safety limits given by the fuse 58 and the limiter 32.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist schon hunderte von Malen ohne schädliche Auswirkungen bei fünf Versuchsaffen und zwei Versuchskaninchen wie auch schon wenige Male am Erfinder selbst verwandt' worden. Schädliche Auswirkungen oder Nebenwirkungen wurden nicht beobachtet. Die Anaesthesie trat sofort ein, war wirkungsvoll und vollständig.The circuit arrangement according to the invention has been without harmful effects hundreds of times in five experimental monkeys and two Guinea pigs have been used a few times on the inventor himself. There were harmful effects or side effects not observed. The anesthesia was immediate, effective, and complete.

Der Bandpaß 14 ist als ein Filter beschrieben worden, das alle Frequenzen unter 5 Hz und über 40 oder 50 Hz abschneidet. Im prakti-The bandpass filter 14 has been described as a filter that covers all frequencies cuts below 5 Hz and above 40 or 50 Hz. In the practical

..,,- 9 09 823/0500.. ,, - 9 09 823/0500

—' ic —- 'ic -

U89702U89702

sehen Einsatz ist der Bandpaß 14 jedoch ein veränderlicher Bandpaß, dessen obere und untere Grenzfrequenz zum Erzielen optimaler Ergebnisse eingestellt werden kann. Es kommt selten vor, daß der gesamte Bereich von 5 bis 40 Hz für eine totale Anaesthesie erforderlich ist» Da in diesem Band von 5 bis 40 Hz mehr Geräusche als erwünscht enthalten sind, wird der Arzt die Grenzfrequenzen des Bandpasses •l4 so einstellen, daß die gewünschte Anaesthesie bei einem Minimum an Störgeräuschen eintritt. Der Geräuschpegel läßt sich auf dem Bildschirm 18 überwachen. Bei der Behandlung eines Menschen wird der Bandpaß auf 5 bis14 Hz eingestellt. Bei einem Bandpaß l4 der hier verwandten Art, der keine scharfe Grenzfrequenz hat, bedeutet dies, daß der Übergang über l4 Hz liegt. Man schließt einen Kompromiß zwischen der Herabsetzung des Geräuschpegels und der Übertragung des gesamten Bereiches des EEG-Signals. Solange wie das durch die Schaltungsanordnung durchlaufende Frequenzband breit genug ist, um eine allgemeine Anaesthesie zu erreichen, wird der Zweck erfüllt. Zur größtmöglichen Störgeräuschunterdrückung wird das Band so sehmal wie möglich gehalten.However, the bandpass filter 14 is a variable bandpass filter. its upper and lower limit frequency to achieve optimal results can be adjusted. It rarely happens that the full range of 5 to 40 Hz is required for total anesthesia is »There in this band from 5 to 40 Hz more noise than desired are included, the doctor will set the cut-off frequencies of the bandpass filter • l4 so that the desired anesthesia is at a minimum noise occurs. The noise level can be monitored on the screen 18. When treating a human being will the bandpass is set to 5 to 14 Hz. With a bandpass filter l4 the here related kind, which has no sharp cut-off frequency, means this is that the transition is above 14 Hz. A compromise is made between noise reduction and transmission the entire range of the EEG signal. As long as that The frequency band passing through the circuit arrangement is broad enough to achieve general anesthesia Purpose accomplished. For the greatest possible noise suppression, the tape is held as narrow as possible.

Es ist erwünscht, die Störgeräusche so weitgehend wie möglich zu unterdrücken und gleichzeitig noch ejjie allgemeine Anaesthesie hervorzurufen, da das Störsignal auf den Träger aufmoduliert und zum Patienten zurückgeleitet wird, wobei es nicht zum Hervorrufen des Anaesthesie beiträgt. Weiter besteht die sehr reelle Möglichkeit, daß diese Störgeräusche schädliche Nebenwirkungen, wie z. B. epileptische Anfälle, auslösen. Insgesamt gesehen» liegt einer der Hauptzwecke der Erfindung in dem Erreichen einer allgemeinen Anaesthesie mit einem Minimum an dem Patienten zuzuführendem Strom und mit einem Minimum an äußeren Störsignalen·It is desirable to suppress the background noise as far as possible and at the same time still produce general anesthesia, since the noise signal is modulated onto the carrier and fed back to the patient, whereby it does not contribute to producing the anesthesia. There is also the very real possibility that this noise will have harmful side effects, such as B. epileptic seizures trigger. Overall , one of the main purposes of the invention is to achieve general anesthesia with a minimum of current to be supplied to the patient and with a minimum of external noise.

Es sei darauf hingewiesen, daß bestimmte andere in den Figuren It should be noted that certain others in the figures

909823/0500 > I₅ .909823/0500> I ₅ .

dargestellte Merkmale miteinander zu einer einzigen Schaltung ver- " einigt werden können, die mehr als eine Funktion erfüllt. Zum Beispiel können der Hochpaß 21 und der Leistungsverstärker 29 zu einem einzigen Block zusammengefaßt werden, der dann einen abgestimmten Verstärker bildet. Bei Abstimmung des Verstärkers 29 auf die Trägerfrequenz könnte der Hochpaß 21 wegfallen.The features shown are combined to form a single circuit " can be agreed that fulfills more than one function. For example, the high-pass filter 21 and the power amplifier 29 can be closed can be combined into a single block which then forms a tuned amplifier. When tuning the amplifier 29 on the high-pass filter 21 could be omitted for the carrier frequency.

Im Zusammenhang mit sowohl der Beschreibung als auch den Ansprüchen leuchtet es ein, daß die verschiedenen in den Schaltbildern als getrennte Blocks dargestellten Punktionen in ihrer Reihenfolge vertauscht werden können. Es wird sich im allgemeinen empfehlen, daß der Spannungsbegrenzer JO hinter dem Einfangverstärker liegt. An sich besteht jedoch kein Grund, warum die Spannungsbegrenzung nicht auch am Ausgang des Hauptverstärkers 12 erfolgen sollte.In connection with both the description and the claims, it is evident that the order of the various punctures shown as separate blocks in the circuit diagrams can be interchanged. It will generally be recommended that the voltage limiter JO be placed after the capture amplifier. However, per se there is no reason why the voltage limitation should not also take place at the output of the main amplifier 12.

Selbst der Phasenschieber 24, der in der Anaesthesierungsschaltung ein sehr wichtiges Element darstellt, kann an jeder beliebigen Stelle hinter dem Modulator 20 in die Schaltung eingelegt werden. Die verschiedenen in den Ansprüchen genannten Mittel sind somit so zu verstehen, daß sie auf das Signal einwirken und dabei die beanspruchte Punktion erfüllen. Sie müssen aber nicht in der beanspruchten Reihenfolge zur Wirkung kommen.Even the phase shifter 24 that is in the anesthesia circuit represents a very important element, can be inserted at any point after the modulator 20 in the circuit. The various means mentioned in the claims are thus to be understood in such a way that they act on the signal and thereby the claimed Meet puncture. But you do not have to be in the claimed Sequence come into effect.

Es ist weiter möglich, daß das, was zum Ausführen getrennter Punktionen als getrennte Blocks beschrieben worden ist, zu einer ein- .; zigen Schaltung zusammengefaßt werden kann. Eines der bedeutungsvolleren Beispiele dieser Zusammenfassung von zwei Punktionen in ein einziges Element ist das Zusammenlegen der Aufnahmeelektroden II. und der Zuführungselektroden 26. Im allgemeinen wird man diese als getrennte Elektroden ausführen. Genau dieselbe Elektrode kannIt is also possible that what has been described as separate blocks for performing separate punctures may be incorporated into one. umpteen circuit can be summarized. One of the more significant examples of this combination of two punctures in a single element is the merging of the receiving electrodes II. And the supply electrodes 26. In general, these will be implemented as separate electrodes. Exactly the same electrode can

90982370500 - 14 -90982370500 - 14 -

aber auch zum Ausführen beider Punktionen verwandt werden. Somit soll die Aufzählung getrennter Mittel oder getrennter Elemente in den Ansprüchen auch solche Ausführungen decken, in denen die getrennten Mittel oder getrennten Elemente zu einem einzigen Mittel oder einem einzigen Element «ueiUTunengtfaßt sind.but can also be used to perform both punctures. Consequently should be the enumeration of separate means or separate elements in the claims also cover those versions in which the separate Means or separate elements are grouped into a single means or a single element.

liner der Hauptzwecke dieser Erfindung liegt darin» daß die elektronische Anaesthesie mit weit geringeren Strömen erreicht wird als man sie bisher dem Patienten zugeführt hat, wodurch die elektronische Anaesthesie weit sicherer und wirkungsvoller wird. Es ist schon bekannt, die Ausgangsspannung eines Oszillators einem Lebewesen, insbesondere Tieren, zuzuführen, um damit eine Anaesthesie zu bewirken. Bei den bisher bekannten elektronischen Anaesthesie verfahren sind die Muskelkontraktionen oder -spasmen schon hinreichend gefährlich, so daß ein Muskelrelaxans, wie z. B. Curare, verwandt werden mußte.liner of the primary purposes of this invention is that the electronic Anesthesia is achieved with far lower currents than you have previously supplied to the patient, whereby the electronic Anesthesia becomes far safer and more effective. It is already known that the output voltage of an oscillator is a To supply living beings, in particular animals, in order to cause anesthesia. With the previously known electronic anesthesia the muscle contractions or spasms are already sufficient dangerous, so that a muscle relaxant such. B. Curare, had to be used.

Fig. 3 erläutert ein verbessertes System und eine verbesserte Technik, die man den zur Zeit erhältlichen elektronischen Anaesthesiegeräten hinzufügen kann. An die Schläfen des Patienten sind Übliche Aufnahmeelektroden 51 angesetzt, die das EEG-Slgnal abnehmen, das dann in einem Standardverstärker 52 verstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 52 wird über einen Gleichrichter und ein RC-Glled 5^ geleitet und bildet dann eine Regelspannung. Die Grüße dieser Regelspannung ist eine Funktion der DurohsohnittsgrtJ-ße des EEG-Signals. Bei einem bereits behandelten Patienten wird die Regelspannung daher abnehmen· Mit dieser Regelspannung wird ein Oszillator 56 geregelt. Die Ausgangsspannung des Oszillators 56, die im allgemeinen auf eine bestimmte Frequenz eingestellt wird, wird über ein Schutzfilter 58 Elektroden 60 zugeführt, die auf den Figure 3 illustrates an improved system and technique that can be added to currently available electronic anesthesia machines. Conventional recording electrodes 51 are attached to the temples of the patient, which pick up the EEG signal, which is then amplified in a standard amplifier 52. The output voltage of the amplifier 52 is passed through a rectifier and an RC-Glled 5 ^ and then forms a control voltage. The size of this control voltage is a function of the DurohsohnittsgrtJ-ße of the EEG signal. In the case of a patient who has already been treated, the control voltage will therefore decrease. An oscillator 56 is controlled with this control voltage. The output voltage of the oscillator 56, which is generally set to a certain frequency, is fed through a protective filter 58 to electrodes 60 which are connected to the

Schläfen des Patienten aufliegen und die Anaesthesie hervorrufen.,Rest on the patient's temples and induce anesthesia.,

9098 23/eSOfl ^BAD0RIGINA1- _il5.9098 23 / eSOfl ^BAD0RIGINA1 - _il5 .

Mit der In Flg. 3 gezeigten Verbesserung wird die Ausgangsspannung des Oszillators 56 sofort herabgesetzt, wenn die Anaesthesie wirk-, sam wird, so daß dem Patienten nur das zum Erzeugen der gewünsch- · ten anaesthetischen Wirkung notwendige Stromminimum zugeführt wird.With the In Flg. 3 will improve the output voltage of the oscillator 56 immediately reduced when the anesthesia is effective, becomes sam, so that only the minimum current necessary to produce the desired anesthetic effect is supplied to the patient.

Zu den grundlegenden Merkmalen dieser Erfindung gehört der Gedanke, daß das EEG-Signal des Patienten selbst in einer geschlossenen Schleife wieder zu ihm zurückgeführt wird, um die Anaesthesie zu bewirken. Die Modulation dieses EEO-Signals auf eine Trägerfrequenz im Rundfunkfrequenzbereich, um dann diesen modulierten Träger zum Patienten zurückzuführen, ist ein maßgebliches Element dieser Erfindung. Der Phasenschieber 24 ist weiter erforderlich, um eine sofortige und sichere Anaesthesie zu gewährleisten. Innerhalb dieses grundlegenden erfinderischen Rahmens lassen, sich viele Verbesserungen und Abwandlungen ausführen, ohne daß man dabei den Orundbereloh der Erfindung verläßt.The basic features of this invention include the idea that the EEG signal of the patient himself is fed back to him in a closed loop in order to induce the anesthesia cause. The modulation of this EEO signal on a carrier frequency in the radio frequency range, in order to then return this modulated carrier to the patient, is a decisive element of this invention. The phase shifter 24 is also required to ensure immediate and safe anesthesia. Within Many improvements and modifications can be made to this basic inventive framework without having to go through the Orundbereloh of the invention leaves.

Zum Beispiel sind der Bandpaß 14 und der Einfangverstärker 16 offensichtlich das preisgünstigste und praktischste Mittel zum Unterdrücken von Geräuschen und unerwünschten Frequenzen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung zum Erzielen dieses Ergebnisses auf keinen Fall auf die gerade in Fig. 2 gezeigte Ausführung beschränkt ist. Für diese allgemeine (im allgemeinen filternde) Funktion wurde bei den meisten der Versuche statt des Filters 14 und des Verstärkers 16 ein Spektrum-Analysator verwandt. Falls das passende Filter auf dem Markt erhältlioh' wäre, wäre die Anwendung eines einstellbaren Bandpasses ganz besonders empfehlenswert, falle ein Bandpaß mit genügend steilen Durchlaßflanken erhältlich wäre. Falls der Bandpaß auf Grenzfrequenzen von z. B. 5 und 14 Hz eingestellt werden soll, ist eine recht scharfe Trennung sowohl . bei 5 als auch bei 14 Hz erwünscht. Ein solcher Bandpaß mit verän-For example, the bandpass filter 14 and the capture amplifier 16 are evident the cheapest and most practical means of suppressing noise and unwanted frequencies. However, it is pointed out that the invention to achieve this result is in no way limited to the embodiment just shown in FIG. For this general (generally filtering) In most of the experiments, a spectrum analyzer was used instead of the filter 14 and the amplifier 16. If the right filter would be available on the market, would be the application An adjustable band pass is particularly recommended, if a band pass with sufficiently steep pass flanks is available were. If the band pass to cutoff frequencies of z. B. 5 and 14 Hz should be set, is a fairly sharp separation both. desirable at 5 and 14 Hz. Such a bandpass with changed

909823/050 0 __l6 _909823/050 0 _ _l6 _

derlieher Grenzfrequenz ist nioht ohne weiteres verfügbar. Somit wird in Fig. 2 die Anordnung aus dem Einfangverstärker 16 und dem einstellbaren Bandpaß l4 als die gegenwärtig bevorzugte Form gezeigt· the cut-off frequency is not readily available. Consequently is in Fig. 2, the arrangement of the capture amplifier 16 and the adjustable bandpass filter l4 shown as the currently preferred shape

Diese Erfindung ist in Verbindung mit einem System beschrieben worden« bei dem das Trägerslgnal durch das EEG-Signal amplitudenmoduliert wird, da eine solche Modulationstechnik bereits verwendet wurde und sich als erfolgbringend herausgestellt hat. Der Zweck dtr Modulation liegt jedooh darin« dafl tin TrKgeriignal mit einer betriohtlioh höheren Frequenz erzeugt wird« damit das Gewebe besser durchdrungen wird Und eine wirkungsvollere Anaesthesia entsteht. Innerhalb dieser Beschreibung sollte deshalb nichts so ausgelegt werden« daß die Erfindung auf Amplitudenmodulation beschränkt sei. Jede Modulationsteohnifc läßt aioh verwenden, bei der das EEO-Signal in das Nervengewebe hineingeführt wird und die eine Demodulation des Signals und die sioh daran anschließende Anaesthesie ermöglicht. This invention has been described in connection with a system in which the carrier signal is amplitude modulated by the EEG signal, since such a modulation technique has already been used and has been found to be successful. The purpose of the modulation, however, is "that the carrier signal is generated with a considerably higher frequency" so that the tissue is better penetrated and a more effective anesthesia is created. Nothing in this description should therefore be construed as limiting the invention to amplitude modulation. Any modulation method can be used in which the EEO signal is introduced into the nervous tissue and which enables the signal to be demodulated and the subsequent anesthesia possible.

Bei der Modulation kann es sloh demnaoh auoh um eine Impulsfrequenzmodulation handeln« bei der die Größe des EEO-Signale duroh die Impulsfolge frequenz wiedergegeben wird.The modulation can also be a pulse frequency modulation in which the size of the EEO signals is reproduced by the pulse train frequency.

Eine mögliche Modulationsteohnik liegt auoh in der Anwendung eines Zerhackers, entweder eines elektromechanischen oder eines elektrischen Zerhackers, der das EEG-Signal zerhackt oder unterbricht· Das zerhaokte Signal wird dann auf den Patienten zurüokgeleitet, Solange die ünterbreoherfrequenz ausreichend hooh liegt« um eine wirkungsvolle Verbreitung in dem Nervensystem sicherzustellen« stellt diese. Teohnik nur eine der Modulationsteohniken dar* die man anwenden kann. Es ist daher offensichtlich, daß sowohl diese als auohA possible modulation technique is also to use one Chopper, either an electromechanical or an electrical chopper that chops or interrupts the EEG signal · That The disheveled signal is then passed back to the patient as long as the hyperthermal frequency is sufficiently high "to ensure effective dissemination in the nervous system" these. Teohnik is just one of the modulation techniques that can be used. It is therefore evident that both these and auoh

90 9 823/0100 bad original ^ ^ ^90 9 823/0100 bad original ^ ^ ^

zahlreiche andere Modulationstechniken, die anwendbar sind, durch die beifolgenden Ansprüche gedeckt sind.numerous other modulation techniques that are applicable the following claims are covered.

Claims;

90 9823/05 0 090 9823/05 0 0

Claims

l.J Device and circuit arrangement for anesthesia of a living being with a means for generating an electrical Stromes and with electrodes with which this current enters the living being is initiated, characterized in that an electrical signal is taken from the living being and that which generates the current Means (22, 56) is hereby regulated.

2. Device and circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the means generating the current is an oscillator (22, 56) with a frequency that is at least one Order of magnitude above the prevailing frequency of the living being extracted own signal, and the oscillator (22, 56) withdrawn current is modulated as a carrier frequency with the own signal.

5. Device and circuit arrangement according to claim 1 to 2, characterized in that the carrier frequency in a modulator (20) is amplitude modulated.

4. Device and circuit arrangement according to claim 1 to>, characterized in that a phase shifter (24) is located between the modulator (20) and the electrodes (26) with which the modulated signal is introduced into the living being.

909823/0500 BADOR₁QtNAL909823/0500 BADOR ₁ QtNAL

5. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (24) einstellbar ist.5. Device and circuit arrangement according to claim 4, characterized characterized in that the phase shifter (24) is adjustable.

6. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (11), die das Eigensignal von dem Lebewesen abnehmen, und dem Modulator (20)· ein Bandpaß (14) mit einer oberen Grenzfrequenz von etwa 40 Hz liegt.6. The device and circuit arrangement according to claim 1 to 5 *, characterized in that between the electrodes (11) which the Pick up the living being's own signal, and the modulator (20) has a bandpass filter (14) with an upper limit frequency of approximately 40 Hz.

7· Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (11) und dem Modulator (20) ein Einfangverftärker (16) liegt, der Eingang dt· ElnfangvtrstÄrkers (16) an die Elektroden (11) angeschlossen ist und das In dem Bandpaß (14) gefilterte Eigensignal das Bezugssignal für den EinfangverstÄrker (16) bildet·7 · Device and circuit arrangement according to claims 1 to 6, characterized in that between the electrodes (11) and the Modulator (20) a capture amplifier (16) is located, the input dt ElnfangvtrstÄrkers (16) is connected to the electrodes (11) and the intrinsic signal filtered in the bandpass filter (14) forms the reference signal for the capture amplifier (16)

8. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß (14) eine untere Orensfrequenz von etwa 5 Hz hat.8. The device and circuit arrangement according to claim 6 to 7 » characterized in that the bandpass filter (14) has a lower orens frequency of about 5 Hz.

9· Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwisohen dem Einfangverstärker (16) und dem Modulator (20) ein Spannungsbegrenzer (30) liegt.9 device and circuit arrangement according to claims 1 to 8, characterized in that a voltage limiter (30) is located between the capture amplifier (16) and the modulator (20).

10. Vorrichtung und Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß zwisohen dem Phasenschieber (24) und den Elektroden (26) ein Hoohpaß (21), ein Kraftverstärker (29) und ein Strombegrenzer (32) liegen.10. Device and circuit arrangement naoh claims 1 to 9 * characterized in that between the phase shifter (24) and the electrodes (26) a Hoohpaß (21), a force amplifier (29) and a current limiter (32) lie.

11. Vorrichtung und Schaltungsanordnung naoh Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet, daß die Qrenzfrequenz des Hoohpasses bei et-11. The device and circuit arrangement naoh claim 10, characterized in that the Qrenzfrequenz of the Hoohpasses at et- wa 10 kHz liegt. 9098 2 3/050 0 _QRlGmAL wa 10 kHz. 9098 2 3/050 0 _QRlGmAL

^ΒΛ - 20 - ^ΒΛ - 20 -

12. Device and circuit arrangement according to claim 1 to 11, characterized by being connected to the circuit at different points Display devices (18, 28, 34, 36).

13. The device and circuit arrangement according to claim 12, characterized characterized in that a video display device (18) is connected to the output

'of the capture amplifier (16) and a Bildsehrimgerät (28) to the Output of the modulator (20) is connected.

14. Device and circuit arrangement according to claim 1 to 13 * characterized in that a fuse is also located in front of the electrodes (26).

15 · Method of anesthesia with the device and circuitry according to claims 1 to 14, characterized in that the EEG signal taken from the living being after amplification is passed through an adjustable bandpass filter, a carrier frequency in the radio frequency range is modulated with the EEG signal is, the modulated carrier frequency is passed through a phase shifter and then applied to the living being and thereby the phase shifter is adjusted until the EEG signal taken from the living being reaches a minimum, and the bandwidth of the bandpass is narrowed as far as possible without increasing the size of the EEG signal picked up by the living being.

909 8 23/05 0 0

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