DE1564329A1 - Schaltvorrichtung fuer einen elektrischen Muskelstimulator - Google Patents

Schaltvorrichtung fuer einen elektrischen Muskelstimulator

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DE1564329A1 DE19661564329 DE1564329A DE1564329A1 DE 1564329 A1 DE1564329 A1 DE 1564329A1 DE 19661564329 DE19661564329 DE 19661564329 DE 1564329 A DE1564329 A DE 1564329A DE 1564329 A1 DE1564329 A1 DE 1564329A1
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Description

Herren Michael McDonald, Barnet, riertfordsnire (England) una Herman Fred Schaefer, London N.5 (England)
!»Schaltvorrichtung für einen elektrischen Muskelstimulator11
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung · zur Erzeugung von Signalen bzw. Impulsen, die zum Anreizen von Muskeln verwendbar sind. Diese Impulse können therapeutisch auin Anreizen von Muskeln verwendet werden, wobei sich die Muskeln zusammenziehen wie bei ihrer normalen Betätigung und dadurch eventuell in ihrem Muskeltonus bzw. im Bewegungsablauf und Verhalten verbessert werden.
Die Erfindung sieht eine Schaltvorrichtung mit einem WeI .^nimpulsgenerator, einem Rechteckimpulsgenerator, einer Misch- bzw. Überlagerungsstufe und einer Ausgangsstufe vor, welcher der Ausgang von der Mischstufe zugeführt wird, wobei der Mischstufe der Ausgang des Wellenimpulsgenerators und der Ausgang des Rechteekimpulsgenerators zugeführt werden,und der Ausgang der Mischstufe stossweise Signale mit der Frequenz* des Rechteckimpulsgenerators aufweist, die in Übereinstimmung 4ait dem Ausgang des Wellenirapulsgenerators gesteuert sind.
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BAD
Ein Ausiunrun^sbeisj-lel der iLrfindun^ wird nacnstenend anhand der Zeic:mun£ beschrieben.
Fit;. 1 zeirt ein scnematiscnes Schalcdiagramm und die i?"ig. ^a, 2b, 2c zeilen die an verschiedenen pu;ikten der Scnaltvorricntung entstellenden Welj.snfcrmen der elektrischen Signale.
In Fig. 1 sind unten in einem Blockdiatramm die grundsätzlichen Funktionen ler Scnaltvorrichtung gezeigt, wobei über jedem Block die zugehörigen elektrischen Scnalteleiaente in gestrichelten Linien gezeigt sind. Hierbei repräsentiert Block 1 den "Weilenimpulsgenerator,dessen schaltungsmassiger Aufbau im einzelnen innernalb der gestricneiten Linien gezeigt 1st, Block 3 repräsentiert den Recnteckimpulsgenerator innerhalb der gestrichelten Linien 4, Block $ repräsentiert die Überlagerungsstufe innernalb der gestricnel ten Linien 6 und Block 7 repräsentiert die Ausgangsstufe innernalb der gestrichelten Linien 8.
Der Weiienimpulsgenerator innerhalb der gestrichelten Linien 2 besteht aus Transistoren T^und T2, die zur Bildung eines frei laufenden Multivibrators zwischen den Stromzufüfarungsleitungen 13 und 14 mit einem Widerstand 15 und einem Kondensator 16, "Widerstand 17 und Kondensator 18 und Widerstände 19 und 20 verbunden sind. Der Weiienimpulsgenerator erzeugt ein Ausgangssignal in der Leitung 22,welches im
wesentlichen
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BADOmOlHAL
αχ-: in JP1I0.1 L.ei(a) ^eseigte Form aufweist. Bei dieser Wellenform ist nacx<. jeweils >;>0 killicekunden für jeweils 750 kiiiiSekunden ein Impuls vorfanden. Die Zeitabstände sind dabei von den Konstanten des Stromkreises bestimmt. In der betreffenden dciialtung weist der Widerstand Iy üoOCOO Oni.i und der Kondensator 16 eine Kapazität von 2,2 Mikrofarad auf, während der Wider-stand 20 66GG0O Gnm und der Kondensator 18 eint Kapazität vcn 1,5 Mikrofarad hat« Die Gestalt der Anlaufseite der Welle ist vom Widerstand und voni Kondensator 16 bestimmt.
Der Rechte ckirnpulsgenerator innerhalb der gestrichelten Linien k besteht aus den Transistoren T-, T, und IV, die sur Bildung eines frei laufenden 7erbunavielfacnvibrators BWitchen den Strotuzuführleitungen 13,14 cusamraen mit einem Widerstand:2k- und einem Kondensator 25, ainam Widerstand. und einem Kondensator 27, einem Widerstand 2£ und einem Kondensator 29 und Widerständen 31 und "32 verbunden sind. Dieser Generator erzeugt über den Widerstand 26 ein Ausgangssignal, dessen Wellenform bei (b) in Fi£.. 2 gezeigt ist. Bei dieser Wellenform besteht das Signal für jeweils 200 kikrosekunden nach jeweils 1? Millisekunden.
Die Gestalt und Zeitfolge des Auslasswellensignals resultiert. aus der besonderen Anordnung der Bauelemente des Schaltkreises. Die Transistoren T0 und T, bilden zusammen mit den
3 *f
Widerständen 31, ZK» 26 und 28 und den Kondensatoren 27 und
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einen h-jrköniuiicLen Lultivibratorkrois, dessen Ausgang L in "An/Auc-/er.iidini:, bzvr. "Sirnal/Zwischenraun-VeriiLltniii" von etwa 1 r.at. Für die Luskoianregung ist βε je do cn vorau- ::iri;3n, aass die Zeitdauer de:. l;nruisa;j nicht giyicn ajr Zeitdauer ir..ri sehen je zv;oi Impulsen ist. In der vorliegenden Scaaltun^ wird diese Wirkung. äaaurc:i err ei ent, lass der Au: am vü.:i Transistor 4 Über die Leitun/- 33 an den Transistor ;j an/ ele;-t viird, icr als iiriissions-.iaciilaui'stui'e ;;ei;cnaJ*uGt
Der Aus/an( : der /ji.dSGicns-Iiachlaui'stuie ist über eine Leitung 34 -πα ^inen Loniensator 2y an die Basis des Transistors T-; anrele^t. Die Wellenform am Ausgang, der Emissions-Nacniaui'stufc ist im wesentlichen dieselbe, die am Kollektor des Transistors T erscheint, so dass diese Anordnung im v/esentiichen einer Parallelschaltung des ' Kondensators 29 mit dem Kondensator 27 äquivalent ist. Dia üraissions-Iiachlaufstufe hat einen niedrigen Ausgangsv.'iderstand, so dass der Kondensator 29 eine verhältnismassig presse Kapazität ohne Störung der Recht eckv/el lenf orm des über dem Viiderst&nd 2-^ erscheinenden Signals haben kann. Das Ergebnis des Umstandes, dass der Kondensator 29 wirkungs mässig parallel zum Kondensator-.27 liegt, baeteht darin, dass das "An-Aus-Verhältnis" des Signais wesentlich vergr"363ert ist. In der gezeigten Schaltung hat der Kondensator 27 1000 pF., der Kondensator 25 2200 pF. und der
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BAD ORiQJNAl
'Kondensator 29 0,15 Mikrofarad. Die aus dieser Anordnung resultierende Signal-Wellenform hat -wie in Fig.2 (b) gezeigt- eine '»AnTeriode von 200 Likrosakunden und eine "Aus" Periode von 15 Millisekunden.
Die kischstufe, welcher der Ausgang des Wellenimpulsgenerators über die Leitung 22 und dar Ausgang des Rechteckimpulsgenerators über die Leitung 35 u**d der Emissions-Nachlaufstufe eingegeben wird, schliesst einen Transistor Tz und einen NPN Transistor T,-, in Serienschaltung mit einem Widerstand 36 zwischen den Stromzuführungsleitungen 13 und 14 ein. Der Ausgang von der Mischstufe wird über einen Potentiometer 37 entwickelt. Der Ausgang von dem Wellenimpulsgenerator, welcher die in Fig.2 bei (a) gezeigte Form aufweist, wird über die Leitung 22 der Basis des Transistors T^aufgegeben und das Ausgangssignal von dem frei laufenden Rechteckimpulsgenerator, welches die in Fig,2 bei (b) gezeigte Form hat wird über die Leitung 35 der Basis des Transistors T« aufgegeben. Das der Basis des Transistors T^ aufgegebene Signal bestimmt, ob der Transistor leitet oder nicht und damit ob Strom durch den Transistor 36 und den Potentiometer 3? fliesst oder nicht. Die Spannung zwischen der Verbindung des Widerstandes 36 und des Potentiometers 37 und der Leitung 14 liefert eine Kontrolle für den Betrag der Spannung, die zu jedem Zeitpunkt durch den Transistor T« geht· Die zweite Kontrolle der durch den Transistor gehenden Spaaaung ist von dem Ausgang der Emissions-Nachlauf stuf e über Widerstand 28 gegeben» Auf diese Weise kann es einge^__
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■■ ■■.,■.■ -5- ' ·
ricntet v/erden, .laöü .laj Potential iio-.r ciexi Potentiometer dan : des durch den iransistor T i'li ο säenden dkmies in einani bestimmten Moment so ist, dass der Transistor T7 nicht lsitet und ua-er das xiin(-anf ^si^nal, weiches ihm von iem iieciiteckimj.uisrencraoor üb-^r Leitung 37 eingegeben wird, durchlasse. l'u anderen Zeitpunkten kann das Potential über den Potentioiaeter 37 s© sein, dass der Transistor T7 leitet, so dass das Signal von dem rtechteckimpuisgenerator mit einer Amplitude hindurcngent, die von der Spannung an den Emitter de3 Transistors bestimmt ist. Diese Steuerung des Transistors Tr, ist in vielerlei Hinsicht ähnlich der bekannten Steuerung eines /entil-Kodulators.
Das /erhältnis zwischen den Eingangssignalen und den Elementen des Schaltlcreises sind derart, das3 der Ausgang der Mischstufe über den Potentiometer 37 die in Fig. 2 bei (c) gezeigte Form aufweist. Die in (c) gezeigte Wellenform entspricht in inren Umrissen der Wellenform nach Fig.2 (a), enthält aber aufeinander folgende Impulse gemäss Fig.2 (b)· (Die Wellenform nach (c) entsteht durch Überlagerung der Wellenformen (a) und (b).) Die aufeinander folgenden Wellen sind dabei in der Figur (c) in bedeutend kleinerem Maßstab als in der Figur (b) gezeichnet.
Der Ausgang des Mischkreises wird Über den beweglichen Kontakt des Potentiometers 37 und die Leitung 38 der
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·* ORIGINAL
Ausfan? mSIaixc r.vr efuurt. Die Au^ an ejvi:". Ve staut aus den ::v;ci l'rauGiütoren ϊ: und TQ, eine:a Transformator mit einer Primarwindmu «0 um einer Anzahl von Selrandkrv/indungen 41, an wulehe Fuller 42 arif-esciuossen siai. Der Puffer *+2 wird an den LC-rper der ^-ii bei.a.ideladeu Perlen an-eiert, um einen bestimmten J-.uske-i au c-timuiieren.
us iüt ei-oichtlicL, aass eier Luasere Uim-iss jsdcs vom Welleniui}-ulsfenerator aus« ea^nden jinr.ulses und daher jeder iuin-n-üllenden f.eubos Fip. 2(c) alliukhiic:i bis zu eineia kaxiirtiii.i ansteigt» ^d wird also erreicnt, iaas die von dam
au:;-:"shea'ien irnpulse frei laufenden Recnteckimiuls« enerator/ nicht unmittelbar inr Ka"imum erreicnen, wodurc.i bei der behandelten Person Unbequemlichkeiten verursacht werden wurden.
Lit der Leitunr 22 ist ein EntKoppiungskondensator 43 verbunden, um alle Signale, die an der Leitung 22 erscheinen könnten, von dem Rechteckimpulsgeneratcr zu entkoppeln und so zu verhindern, dass sie mit dem Impulswellsnrenerator gekojipelt werden.
Die Energiequelle wird zwischen den Leitungen 43* und 14 eingeschaltet, die Leitung 13 ist über den Widerstand 44 an den Negativpol angeschlossen.
Der Kreislauf stellt eine relativ einfache Quelle von Stössen rechteckiger Impulse dar, bei denen das nAn-AusH-
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Verhältnis etwa 1:100 oder mehr beträgt, während die einzelnen Teilimpulse allmählich auf ein Maximum ansteigen.
Die Schaltung schiiesst einen Potentiometer 45 ein, der über jede der unabhängigen Sekundärauslasswindungen anschliessbar ist, so dass die dem Puffer 42 aufgegebene Re is spannung- kontrollierbar ist. Zusätzlich ist eine Neon-Anzeigelampe 46 in Serie mit einem festen Widerstand parallel zu einer Sekundärwindung gescnaltet, um das Arbeiten der faschine anzuzeigen.
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Claims (1)

  1. Pateutan-or rüchs
    Y 1.\3enalworrichtun~ rür einen elektrischen kuskelotimulator ra.it 2irt3i:i Well miimj.-ui opener at or, einem RechteckiiSful£- generator, einer kisch- bzw. überlagörungsstufa, deren üiiiuangsteii dia Au3:;t-,nge des Weilsnlmjulsgenerators und des Keciiteckimpulo£ enerators sii£ eiXiurt v/erden, dadurcn gekennzeichnet, dass der Ausgang der kiscnstuie stossweise Signale von der Frequenz des Rechteckimpulsgenerators einscnliesst, die in übereinstinunung mit dem Ausgang das V/eileniinpulsgenerators gesteuert sind, und dass eine Ausgangsstufe vorgesehen ist, "welcher der Ausgang der kischstufe zugeführt wird.
    Ζ, Scnaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenimpulsgenerator Transistoren (Ti/iU) enthält, die zur BÜdung eines frei laufenden Multivibrators verbunden sind.
    3. Schaltung nach Anspruch !oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand (15) und ein Kondensator (16) mit dem Multivibratorkreis in der Weise verbunden sind, dass die Umhüllende der Ausgangssignale allmählich ansteigt.
    4. Schaltung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechteckimpuls-
    ' generator Transistoren (T^,T, und TJ aufweist, die zur. Bildung eines frei laufenden Verbund-Kultivibrators ver-
    909851/
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    bunden sind·
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    ρ. ociiaj-tui^r uaci. Aa^p rucu l-rt dauurca f eK,
    ■ * tasi; zv;,i der iranoiotoren ios xiecixecKw;·.. j. ::n( ο a sr at ο r ':i;:ea ..ux^iv^^i'aooriii'uic ;;iit eii.-jia Αύο^ an.· aeu^ea llAn-Ausn-/er.iLjLLrii3 iixoi.ivi1 axd _, i
    Sc:.axtu:ii riaca Anatruca p, daduica ^ eKennzeicnnit, uaßö ■iir.-i iiucki'uiirun vcu ;ea Aus, ά;ι§ 3M-aa;;istcr (Ϊ ) ues l.Ui.civi.Lrat.or3 :u ae.:i anderea Ti'aii^istor (χ'. ) des kuiti vibrators iurc:: i;i:ie ;iuckz"üaruii- 3. aaaun; ornönt ύι, dia νοΓχ sincr :::i'c „en Aus^an· des .-.ulriviorators ver- !,■Λ:.α"-.Π3ΐί ^inisoions-ilacau-aui'stui'e ornaii-ja v/ird.
    7. Scx.aitunt naci- v/eni-_3tens einem der voriier^eaenden Anopriiciie, dadurcii te^eilnzeichnet, aass die I'iiscristufe zwei in aerie tescaaltete Transistoren (T, , T,-,) enthalt,.
    c. Scaaltung nacn Ansprucn 7, dadurch gekennzeichnet, dass einerder ceiden Transistoren (T,.,T--) ein NPil-Transistor ist.
    9. Scnaltun£· nacn v/enigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der kischstufe ücer einen Potentiometer (3?) entwickelt wird.
    10. Schaltung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicnnet, dass der Ausgang der Kischstufe einer Ausgangsstufe zugeführt wird, welche die Transistoren (T6^T9) und einen Transformator enthält,
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    BAß
    11. Scnaituük nach Ansprucn IO, dadurch rekennzeichnet, dass an wenigstens einer Sekundärwiniunr (4I) des Transformators wenigstens ein Pufier (42) angeschlossen ist, welcher an den Körper einer Person zum Anreisen bestimmter kuskel anlegbar ist.
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    Leerseite
DE1564329A 1965-05-26 1966-05-25 Schaltungsanordnung zur Erzeu gung elektrischer Impulse fur die Muskelreizung Expired DE1564329C3 (de)

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