DE1946663B2 - SIGNAL GENERATOR THAT PROVIDES ELECTROMYOGRAPHIC SIGNALS RELEASE SIGNALS FOR MUSCLE IRRITATION - Google Patents
SIGNAL GENERATOR THAT PROVIDES ELECTROMYOGRAPHIC SIGNALS RELEASE SIGNALS FOR MUSCLE IRRITATIONInfo
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Description
bodens umfassen, um hierdurch aktive Muskeln zur Steuerung der Energiezufuhr zu an sich gelähmten Muskelgruppen zu verwenden.so that active muscles control the energy supply to paralyzed ones Use muscle groups.
Eine Muskelkontraktion ist das Ergebnis einer SteuerinformatiGn. weiche aus dem Gehirn über das Nervensystem zu dem betreffenden Muskel gelangt. Ein Nervenimpuls, der in dem Zentralnervensystem erzeugt wird, depolarisiert eine Membran, welche eine kleine Gruppe von Muskelfasern umhüllt und welche als eine motorische Einheit bekannt ist. Die motorische Einheit zieht sich rasch zusammen und entspannt sich dann wieder, während andere gleichartige Einheiten gereizt werden. Eine glatte Muskelkontraktion ist ein fortgesetzter, zyklischer Reizungsund Entspannungsprozeß vieler motorischer Emheilen. A muscle contraction is the result of control information. get out of the brain over that Nervous system reaches the muscle in question. A nerve impulse that is in the central nervous system a membrane that envelops a small group of muscle fibers and depolarizes which is known as a motor unit. The motor unit contracts quickly and then relaxes again while other similar units are stimulated. A smooth muscle contraction is a continuous, cyclical process of stimulation and relaxation of many motor healing.
Dieser BewegungsproezS hat ein im folgenden, abgekürzt mit E. M. G.-Signal, bezeichnetes sogenanntes elektromyographisches Signal zur Folge, welches von Elektroden abgetastet werden kann, die auf oder nahe bei dem betreffenden Muskel angebracht sind. Dieses E.M.G.-Signal ist also nur dem jeweiligen Muskel zugeordnet. Die Abnahme des E. M. G.Signals aus einem Muskel gibt Aufschluß über die Bewegung dieses Muskels.This movement process results in a so-called electromyographic signal, referred to below as the E. MG signal, which can be scanned by electrodes attached to or close to the muscle in question. This EMG signal is only assigned to the respective muscle. The decrease in the EMG signal from a muscle provides information about the movement of this muscle.
Im Normalfall wird z. B. die Blase durch die Tätigkeit der Muskeln am Beckenboden gesteuert, welch letztere sich dauernd, außer während des vom Willen des betreffenden Lebewesens gesteuerten Entleerungsvorganges, in einem Zustand aktiver Kontraktion befinden. Durch diese Muskelkontraktion sollen die im Becken und Bauch befindlichen Eingeweide abgestützt werden; dadurch wird eine dauernde Schließung der Körperöffnungen in dem Bereich des Beckens aufrechterhalten. Im Normalfall ist der Bliijonhals genügend angehoben, so daß er sicher geschlossen bleibt.Normally z. B. the bladder through activity the muscles in the pelvic floor are controlled, the latter being controlled continuously, except during the will of the living being in question controlled emptying process, in a state of active contraction are located. This muscle contraction is intended to support the viscera in the pelvis and abdomen will; this results in a permanent closure of the body orifices in the area of the The pelvis. Normally the neck of the bliijon is raised enough so that it is safe remains closed.
Viele Personen sind wegen ihrer Unfähigkeit, den Blasenhals so weit anheben zu können, daß er sicher geschlossen bleibt, inkontincnt; in vielen Fällen wird das durch Anbringen einer Vorrichtung, weiche das Dammgebict mechanisch anhebt, erfolgreich behandelt. Eine derartige Vorrichtung ist in der britischen ]P;itcntschrift 910 837 beschrieben.Many people are safe because of their inability to raise the bladder neck high enough to make it safe remains closed, incontincnt; in many cases this is done by adding a device that softens the Mechanically lifted dam area, successfully treated. One such device is in the UK ] P; itcntschrift 910 837 described.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst Herden. Muskeln von Lebewesen, z. B., die betreffenden Muskeln inl:ontinenter Menschen, so zu beeinflussen, daß das betreffende Lebewesen ohne mechanische Hilfsmittel den von den betreffenden Muskeln tniszuführunden Vorgang unmittelbar willentlich Heuern kann.The invention aims to solve the problem of herds. Muscles of living beings, e.g. B. to influence the muscles in question in internal people so that the living being in question can directly and willingly perform the process to be performed by the muscles in question without mechanical aids.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung eine innerhalb eines Vorgebbaren Zeitintervall* liegende Folge von Reiztignalcn nur dann auslöst, wenn die Amplitude des von der Detektoreinrichtung ermittelten elektromyographischen Signals einen vorbestimmten Wert übersteigt. This object is achieved according to the invention in that the control device is one within a Predeterminable time interval * sequence of stimulus signals only triggers when the amplitude of the electromyographic Signal exceeds a predetermined value.
Bei Anwendung des die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators bei inkontinenten Personen tastet die Detektoreinrichtung die E. M. G.-Signale der analen HeiVermuskeln, insbesondere des Afterschließmuskels und/oder anderer Muskeln des Beckenbodens nb. Die Reizsignale regen diese Muskeln an, bewirken deren Kontraktion und damit beispielsweisc ein Anheben des Blascnhalses, so daß die Blase verschlossen wird.When using the stimulus signal generator having the invention in incontinent persons, the detector device scans the EMG signals of the anal muscles, especially the anal sphincter and / or other muscles of the pelvic floor nb so that the bladder is closed.
Der die Erfindung aufweisende Reizsignalgenerator stellt für sich eine technisch vollkommene Einheit dar, durch welche ohne künstliche Hilfe an sich funktionsunfähige Muskeln unmittelbar willentlich ohne mechanische Hilfsmittel gesteuert werden können. Bei Verwendung des die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators sind also keinerlei, z. B. von Hand betäügbare Hilfsmittel erforderlich, durch welche dem Reizsignalgenerator jeweils die Ausübung einer bestimmten Funktion mitzuteilen ist, sondern der Reizsignalgenerator arbeitet unmittelbar vom Willen des betreffenden Lebewesens gesteuert sozusagen automatisch.The stimulus signal generator exhibiting the invention is in itself a technically perfect unit represents, through which, without artificial help, muscles that are inherently inoperable directly willingly can be controlled without mechanical aids. When using the invention having Stimulus signal generator are therefore no such. B. hand-operated tools required by which the stimulus signal generator is to be informed of the exercise of a specific function, but rather the stimulus signal generator works directly controlled by the will of the living being, so to speak automatically.
Die Detektoreinrichtung weist vorzugsweise zwei Elektroden auf, welche mit einem Verstärker gekoppelt sind, dessen frequenzabhängige Verstärkung zwischen 100 und 200 Hz ein Maximum hat und im Bereich unterhalb von 0 und oberhalb von 1000 Hz steil abfällt; dieser Frequenzbereich entspricht dem Frequenzspektrum des E.M.G.-Signals. Die erforderliche frequenzabhängige Verstärkung kann beispielsweise durch die Verwendung eines mit dem Verstärker gekoppelten Filters erreicht werden.The detector device preferably has two electrodes which are coupled to an amplifier are, whose frequency-dependent gain has a maximum between 100 and 200 Hz and im Range below 0 and above 1000 Hz drops steeply; this frequency range corresponds to Frequency spectrum of the E.M.G. signal. The required frequency-dependent gain can, for example can be achieved through the use of a filter coupled to the amplifier.
Die mit dem Verstärker verbundene Steuereinrichtung bewirkt, daß der mit ihr verbundene Reizsignalerzeuger dann Signale zurück an die Elektroden liefert, so daß der Muskel angeregt wird, wenn die Amplitude des Verstärkerausgangssignals größer ist als ein bestimmter Wert.The control device connected to the amplifier causes the stimulus signal generator connected to it then delivers signals back to the electrodes so that the muscle is stimulated when the Amplitude of the amplifier output signal is greater than a certain value.
Die Steuereinrichtung enthält vorzugsweise einen monostabilen Schaltkreis, welcher in seinem quasistabilen Zustand dem Reizsignalerzeuger erlaubt, das Reizsignal zu den Elektroden zu leiten.The control device preferably contains a monostable circuit, which in its quasi-stable State allows the stimulus signal generator to conduct the stimulus signal to the electrodes.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des die Erfindung aufweisenden Reizsignalgonerators sind im restlichen Teil der Unteransprüche gekennzeichnet.Further advantageous refinements of the stimulus signal generator having the invention are shown in FIG the remaining part of the subclaims.
Der monostabile Schaltkreis kann beispielsweise in seinem quasistabilen Zustand verhindern, daß der Verstärker arbeitet. Wenn der monostabile Schaltkreis beispielsweise nach einer Zeitspanne von im allgemeinen 10 Sekunden in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, so hört der betreffende Muskelreiz auf, und der Verstärker arbeitet wieder normal.The monostable circuit can, for example, in its quasi-stable state, prevent the Amplifier works. For example, if the one-shot circuit is im generally returns to its stable state for 10 seconds, the muscle stimulus in question ceases, and the amplifier works normally again.
Drei Ausführungsbeispicle des die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtThree embodiments of the invention embodying the invention Stimulus signal generator are shown in the drawings and are described in more detail below described. It shows
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbcispiels eines die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators, Fig. 1 is a block diagram of an embodiment a stimulus signal generator having the invention,
Fig. 2 einen Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels eines die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators und2 shows a circuit diagram of a further exemplary embodiment of one incorporating the invention Stimulus signal generator and
Fig. 3 einen Schaltplan eines nochmals weiteren Ausfüh.ungsbeispiels eines die Erfindung aufweisenden Reizsignalgenerators.3 shows a circuit diagram of yet another exemplary embodiment of one incorporating the invention Stimulus signal generator.
Bei der Erforschung der E. M. G.-Signale der Muskulatur des Beckenbodens bei infcontinenten Patienten wurde beobachtet, daß die Amplitude der E, M. G.-Signalc dann stark ansteigt, wenn der Patient ein »dringendes Bedürfnis« zwar fühlt, aber trotzdem nicht in der Lage ist, das Urinieren zu verhindern. Das gleiche passiert dem Patienten sowohl beim Husten als auch unter anderen ähnlichen Bedingungen, Gerade zu solchen Zeitpunkten soll eine äußere Muskelreizung wirksam sein, und das Anwachsen der E. M. G.-Signaltätigkeit wird als Steuersignal zur Einleitung einer Muskelreizung verwendet. In researching the EMG signals of the muscles of the pelvic floor in infcontinent patients , it was observed that the amplitude of the E, MG signals rises sharply when the patient feels an "urgent need" but is still unable to do so Prevent urination. The same thing happens to the patient both when coughing and under other similar conditions. It is precisely at such times that external muscle stimulation should be effective, and the increase in EMG signal activity is used as a control signal to initiate muscle stimulation.
Zvei in Fig. 1 erkennbare Elektroden 10 und 11Two electrodes 10 and 11 which can be seen in FIG. 1
sind an den analen Hebernniskeln angebracht. Die Elektroden sind flache Platten, welche in Form eines Afterpfropfens bzw. Scheidenringes bzw. in Anpassung an den Damm ausgebildet sein können. Wenn die Elektroden im Mastdarmausgang angebracht s sind, so stammt das ertastete E. M. O.-Signal von dem Af'erschließmuskel, und dieser wird dann gereizt. Das gleiche gilt sinngemäß auch für den die Scheide umgebenden Muskel und fUr den Dammuskel. Die Wahl des Anbringungsortes der Elektroden hängt von dem jeweiligen Patienten ab. Geeignete Elektroden in Form von Afterpfropfen Iww. Scheidenringen und FlBchenelekiroden sind im Handel erhaltlich. Die Elektroden sind mit einem einstellbaren Verstärker 12 verbunden, dessen Ausgang mit einem i$ Filter 13 gekoppelt ist und dessen frequenzabhängige Verstärkung im Bereich zwischen ΙΠΠ und 200 Hz ein Maximum hat und im Bereich unterhalb von 100 und oberhalb von 1000 Hz steil abfällt. Wie vorher bereits herausgestellt, entspricht diese vom Ver- *> stärker abgegebene Frequenz dem Frequenzspektrum der E.M.G.-Signale. Der Filter 13 ist mit einem Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 14 verbunden, dessen Ausgangssignal auf einen monostabilen Schaltkreis 15 gegeben wird. Wenn die Amplitude »5 des Gleichspannungssignals aus dem Oleichrichterund Glättungsschaltkreis 14 eine in dem monostabilen Schaltkreis hergestellte Bezugsspannung im Wert übersteigt, so wird der monostabile Schaltkreis für etwa 10 Sekunden auf seinen quasistabilen Zustand umgeschaltet. Die Glättung ist notwendig, damit der mnnostabile Schaltkreis nicht auf störende Frequenzspitzen, welche manchmal in den F.. M. G.-Signalen enthalten sind, anspricht und so dessen Umschaltung nur durch eine dauernd ansteigende Amplitude der E.M.G.-Signale ausgelöst wird. Wenn sich der monostable Schaltkreis 15 in dem quasistaNlen Zustand befindet, so schaltet er einen jeweils die Reizsignale erzeugenden Oszillator 16 ein und gleichzeitig den Verstärker 12 ab Der Signalerzeuger 16 ist ein Multivibrator, welcher Rechteck-Spannungsimpulse von 1 bis 8 Volt mit einer Wiederholungsfrequenz von 20 Hz oder mehr liefert. Die Impulse werden mit dieser Frequenz über Verbindungsleitungen 18 und 19 zurück zu den Elektroden 10 und 11 geleitet. Nach Ablauf der 10 Sekunden, während der sich der monostabile Schaltkreis in seinem quasistabilen Zustand befindet, kehrt die Schaltung aus ihrem Reizzustand in ihren Fühlzustand zurück, und zwar so lange, bis wieder eine Umschaltung erfolgt.are attached to the anal pelvic muscles. the Electrodes are flat plates, which are in the form of an anal plug or vaginal ring or in adaptation can be formed on the dam. If the electrodes are placed in the rectal outlet, see p are, the sensed E.MO. signal comes from the The sphincter muscle, and this is then irritated. The same applies analogously to the vagina surrounding muscle and for the perineal muscle. The choice of where to place the electrodes depends depends on the patient. Suitable electrodes in the form of anal plugs Iww. Vaginal rings and surface electrodes are commercially available. The electrodes are connected to an adjustable amplifier 12, the output of which is marked with an i $ Filter 13 is coupled and its frequency-dependent gain in the range between ΙΠΠ and 200 Hz has a maximum and drops steeply in the range below 100 and above 1000 Hz. As previously already highlighted, this corresponds to the *> higher frequency emitted corresponds to the frequency spectrum of the E.M.G. signals. The filter 13 is with a Rectifier and smoothing circuit 14 connected, the output signal to a monostable Circuit 15 is given. If the amplitude> 5 of the DC voltage signal from the rectifier and Smoothing circuit 14 a reference voltage established in the monostable circuit in value exceeds, the monostable circuit is for about 10 seconds on its quasi-stable state switched. Smoothing is necessary so that the mnnostable circuit does not respond to disturbing frequency peaks, which are sometimes contained in the F .. M. G. signals, responds and so its switching is only triggered by a continuously increasing amplitude of the E.M.G. signals. If the monostable circuit 15 in the quasi-stable state is located, it switches on an oscillator 16 that generates the stimulus signals and at the same time the amplifier 12 from The signal generator 16 is a multivibrator, which square-wave voltage pulses supplies from 1 to 8 volts with a repetition rate of 20 Hz or more. The impulses are returned to electrodes 10 and 11 at this frequency via connecting lines 18 and 19 directed. After the 10 seconds during which the monostable circuit is in its quasi-stable State, the circuit returns from its stimulus state to its feeling state, and until a switchover takes place again.
Ein Träger des Reizsignalgenerators kann den Signalerzeuger 16 so lange in Betrieb halten, wie er es wünscht, indem er sein E.M.G.-Signal oberhalb des Schwellwertes hält. d. h. oberhalb des Wertes, bei welchem das Verstärkerausgangssignal genügend groß ist, so daß der monostabile Schaltkreis auf seinen quasistabilen Zustand umgeschaltet wird. Unter diesen Bedingungen ist der Reizsignalgenerator für eine Zeitspanne von weniger als 50 ms im Fühlzustand, nämlich wenn der monostabile Schaltkreis in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, bevor er dann wieder in seinen Reizzustand zurückkehrt, so daß nur ein einziger Impuls in der 20 Hz-Impulskette verlorengeht. Das wird von dem Träger des Reizsignalgenerators nicht bemerkt. Sobald sein E. M. G.-Signal"unter den Schwellwert abfällt, kehrt der Reizsisrnateenerator am Ende des quasistabilen Zustandes des rnonostabilen Schaltkreises zu seinem Fühlzustancl zurück, bis wieder eine Umschaltung ausgelöst wird.A carrier of the stimulus signal generator can keep the signal generator 16 in operation as long as he is it desires by keeping its E.M.G. signal above the threshold. d. H. above the value, at which the amplifier output signal is sufficiently large that the monostable circuit on its quasi-stable state is switched. The stimulus signal generator is under these conditions for a period of less than 50 ms in the sense state, namely when the one-shot circuit returns to its steady state before returning to its stimulus state, so that only a single pulse in the 20 Hz pulse train is lost. This is done by the carrier of the stimulus signal generator not noticed. As soon as its E.M.G. signal falls below the threshold value, the stimulus generator returns at the end of the quasi-stable state of the non-stable circuit to its feeling state until a switchover is triggered again.
In Fig. 2 ist gegenüber Fic. I die gleiche Bezifferung für entsprechende Teile der Schaltung gewählt svorden. Die Blöcke nach F i g. I sind durch gestrichelte Linien angedeutet.In Fig. 2 is opposite to Fic. I have chosen the same numbering for corresponding parts of the circuit. The blocks according to FIG. I are indicated by dashed lines.
Der Verstärker 12 weist einen integrierten Verstärker 21 auf, dessen Spannungspotentiale in bekannter Weise eingestellt werden und der auf einen npn-Translstor 7" I arbeitet, mit welchem er in gemeinsamer Emitterschaltung zusammengeschaltet ist. Die Verstärkerkennlinie wird in der erforderlichen Weise durch einen Kondensator 26 von beispielsweise 0,15 jiF, welcher mit dem Anschlußstift des integrierten Verstärkers verbunden ist, und durch einen Kondensator verändert. Diese beiden Kondensatoren unterdrücken hohe Frequenzen. Der Kollektor des Transistors T1 ist durch einen Koppelkondensator 22, welcher niedrige Frequenzen unterdrückt, mit einem Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 14 verbunden, welche letzterer Dioden 23 und 24 aufweist. Die Gtättung besorgt ein Kondensator J.*. welcher mit dem Transistoren T2 und 7" 3 aufweisenden, monostabilen Schaltkreis 15 verbunden ist. Während des stabilen Zustandes des Schaltkreises 15 ist der Transistor 7" 3 leitend und der Transistor Tl gesperrt. Das Erdspannungspotentiai. auf welchem der Emitter des Transistors Γ 2 liegt, dient ah Bezugsspannung. Wenn diese Bezugsspannung durch den Ausgang des Gleichrichter- unH Glättungsschalt kreises 14 genügend weit überschritten wird. so Schaltet der Transistor Tl durch, und der IranM^tor T 3 sperrt, wodurch der Schaltkreis 15 in seinen quasistabilen Zustand übergeht.The amplifier 12 has an integrated amplifier 21, the voltage potentials of which are set in a known manner and which operates on an npn translator 7 "I, with which it is connected in a common emitter circuit. The amplifier characteristic is in the required manner by a capacitor 26 of for example 0.15 jiF, which is connected to the pin of the integrated amplifier, and changed by a capacitor. These two capacitors suppress high frequencies. The collector of transistor T 1 is through a coupling capacitor 22, which suppresses low frequencies, with a rectifier and smoothing circuit 14 is connected, which has the latter diodes 23 and 24. The Gtättung concerned a capacitor J. *. which is connected to the transistors T 2 and 7 "3 having monostable circuit 15. During the stable state of the circuit 15, the transistor 7 "3 is conductive and the transistor Tl is blocked. The ground voltage potential, on which the emitter of the transistor Γ 2 is located, serves as a reference voltage is exceeded sufficiently far, so the transistor Tl switches through and the IranM ^ gate T 3 blocks, whereby the circuit 15 goes into its quasi-stable state.
Wenn der Transistor Tl durchgeschaltet ist. w sind zwei Transistoren Ti und TS in dem jeweils die Reizimpulse erzeugenden Signalerzeuger 16 leitend. Die Transistoren 74 und Γ 5 liegen in einem Multivibrator-Schaltkreis. welcher, wenn seine I r;i' sistoren leitend sind, durch einen weiteren Verstarkungstransistor T6 Impulse zu den Elektroden 1(1 leitet. Diese Impulse, welche an dem Eingang de« Verstärkers 12 noch positiv sind, erscheinen an dessen Ausgang umgekehrt und werden teilweise durch den Kondensator 26 unterdrückt Diese Impulse werden anschließend durch den Kondensator 27 aufsummiert, welcher die Basis des Transistors Π aul negativem Potential hält und diesen sperrt. Dci monostabile Schaltkreis 15 kehrt damit nach Beendigung des quasistabilen ZuMandes in seinen ^ bilen Zustand zurück.When the transistor Tl is switched on. w are two transistors Ti and TS in the signal generator 16 which generates the stimulus pulses. The transistors 74 and Γ 5 are in a multivibrator circuit. which, when its I r; i 'sistors are conductive, conducts impulses through a further amplification transistor T6 to the electrodes 1 (1. These impulses, which are still positive at the input of the amplifier 12, appear at its output and are partially reversed suppressed by the capacitor 26. These pulses are then added up by the capacitor 27, which keeps the base of the transistor at a negative potential and blocks it. The monostable circuit 15 thus returns to its binary state after the quasi-stable ZuMandes has ended.
In Fig. 3 ist ebenso wie in F i g. 2 die gleiche R ziffening wie in Fig. 1 für entsprechende Teile c: Schaltung gewählt worden. Die Blöcke des Bio1: Schaltbildes nach Fig. 1 sin«4 durch gestrichelt; Linien angedeutet, soweit dies möglich ist. da Teil; einiger Blöcke abgetrennt sind. Eine Differential eingangsschaltung mit guten Sperreisenschaften is mit dem Eingang des Verstärkers 12 verbunden. s< daß ein großes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt wirdIn FIG. 3, as in FIG. 2 the same R ziffening as in Fig. 1 for corresponding parts c: circuit has been selected. The blocks of Bio 1 : circuit diagram according to Fig. 1 are « 4 by dashed lines; Lines indicated where possible. there part; some blocks are separated. A differential input circuit with good blocking properties is connected to the input of amplifier 12. s <that a high signal-to-noise ratio is achieved
Die Elektroden 10 und 11 sind deshalb durch zwe mit Transistoren Tl bis TlO versehene Differential Verstärkerstufen an den integrierten Verstärker 2 angeschlossen, welch letzterer so geschaltet ist. da! er an eine DiffeTentialemgangsschaltung angeschlos sen werden kann.The electrodes 10 and 11 are therefore connected by zwe to TlO provided with transistors Tl differential amplifier stages of the integrated amplifier 2, the latter is connected in this way. there! it can be connected to a differential output circuit.
Die Differentialeingangsstufen sind gegen zu höh Eingangsspannungen durch ein gegengeschalteteThe differential input stages are protected against too high input voltages by a counter-connected
Diodenpaar 3fi geschütz!. line gleiche Schutzschaltung stellt ein zwischen die Eingänge des Verstärkers 21 geschaltetes Diodenpaar 31 dar. Die Gleich-Sperreigenschaft kann durch Verändern eines Potentior>-;ters eingestellt werden, d. h., die Hingänge können dadurch so abgeglichen werden, daß Signale mit gleicher Polarität gesperrt werden. Ein Konden-Ietor44. welcher parallel /um Eingang geschaltet ist, tnterdrückt Störungen durch Funkfrequenz. Der Gelirntverstärkungsgewinn wird durch Einstellen eines Hränderlichen logarithmischen Widerstandes 41 verfcldert. Diese Stufe ist durch Koppelkondensatoren •2 und 43 mit dem Verstärker 21 verbunden.Diode pair 3fi protected !. line same protection circuit represents a diode pair 31 connected between the inputs of the amplifier 21. The DC blocking property can be done by changing a potential> -; ters be set, d. This means that the inputs can be adjusted so that signals blocked with the same polarity. A condenser eter 44. which is connected in parallel to / around the input suppresses radio frequency interference. The Gelirnt Reinforcement Gain is changed by setting a handheld logarithmic resistance 41. This stage is connected to the amplifier 21 by coupling capacitors • 2 and 43.
Der Verstärker 21 weist nur eine einzige Ausftangsleitung auf, welche mit dem npn-Transistor Tl In gemeinsamer Emitterschaltung verbunden ist. Der Verstärker 21 kann Spannungen bis herunter luf 50 μ V feststellen und eine Spannungsverstärkung Von ungefähr 50 000 erreichen.The amplifier 21 has only a single output line which is connected to the npn transistor Tl In common emitter circuit. The amplifier 21 can detect voltages down to 50 μV and achieve a voltage gain of approximately 50,000.
Der Kondensator 26 an der Basis des Ausgangs- ao transistors des integrierten Schaltkreises unterstützt Ilen verlangten Abfall bei hohen Frequenzen, und die Koppelkondensatoren 42, 43 und 33 unterdrücken die niedrigen Frequenzen.The capacitor 26 at the base of the output ao transistor of the integrated circuit supports Ilen required drop-off at high frequencies, and the Coupling capacitors 42, 43 and 33 suppress the low frequencies.
Fine F.inweg-Gleichrichtung wird zum einen durch das Vorspannen des Transistors Tl und zum anderen du.cn die Dioden 23 und 24 erreicht. Es hat sich (Ergeben, daß bei dieser Ausführungsform eine Glättung nicht erforderlich ist.Fine in-way rectification is achieved on the one hand by the biasing of the transistor Tl and on the other hand du.cn the diodes 23 and 24 reached. It has been found that in this embodiment a smoothing is not required.
Die Transistoren Tl und T3 liegen in einem tnonostabilen Schaltkreis, bei dessen stabilem Zustand der Transistor T3 leitet und der Transistor Γ 2 sperrt. Die an den Emitter des Transistors Tl angelegte Frdspannung dient als Bezugsspannung. welche, wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichterschaltkreises genügend höher ist als diese, den Transistor Tl durchschalten dadurch den Transistor Γ3 sperrt und bewirkt, daß der monostabile Schaltkreis seinen quasistabilen Zustand einnimmt. In diesem Zustand bleibt er etwa 5 Sekunden, je nachdem, weichen Wert der Kondensator 34 und der veränderliche Widerstand 45 haben, bevor er in seinen stabilen Zustand zurückkehrt. Die Dauer des quasistabilen Zustande«; wird durch Verändern des Widerstandes 45 eingestellt.The transistors Tl and T3 are in a non-stable circuit, in the stable state of which the transistor T 3 conducts and the transistor Γ 2 blocks. The voltage applied to the emitter of transistor Tl Frdspannung serves as a reference voltage. which, if the output voltage of the rectifier circuit is sufficiently higher than this, the transistor Tl through thereby blocks the transistor Γ3 and causes the monostable circuit to assume its quasi-stable state. It remains in this state for about 5 seconds, depending on the value of the capacitor 34 and the variable resistor 45, before it returns to its stable state. The duration of the quasi-stable state "; is set by changing the resistance 45.
Wenn der monostabile Schaltkreis 15 sich in seinem quasistabilen Zustand befindet, so leitet der Transistor 7"1I. und es fließt ein Strom, welcher bewirkt, daß zwei als Multivibrator-Oszillator verschaltete Transistoren T13 und Γ14 Reizimpulse 5^ liefern. Die Wiederholungsfrequenz und die Dauer diese1· Impulse wird durch die Einstellung von Widerständen 46 und 47 verändert, wobei diese beiden Sieuereinstellunsen gegenseitig voneinander abhängig sind.If the monostable circuit is in its quasi-stable state 15, the transistor 7 "1I passes. And a current flows, which causes two interconnected as a multivibrator oscillator transistors T deliver 13 and Γ14 stimulus pulses 5 ^. The repetition rate and the The duration of these 1 · impulses is changed by setting resistors 46 and 47, these two settings being mutually dependent on one another.
Die Reizimpulse werden durch eine Ausgangsstufe verstärkt, welche ein Paar von Transistoren T15 und T16 in Darlington-Schaltung aufweist. Diese Transistoren speisen die Primärwicklung eines Isoliertransformators 36. weiche mit einem zur Steuerung der Reizstärke veränderlichen Widerstand 48 in Reihe geschaltet ist.The stimulus pulses are amplified by an output stage which has a pair of transistors T15 and T16 in a Darlington circuit. These transistors feed the primary winding of an insulating transformer 36, which is connected in series with a resistor 48 which can be varied to control the stimulus intensity.
Die Ausgangsimpulse der Reizschaltung werden auf die Verstärkereingänge durch den Transformator 36 induktiv rückgekoppelt, welch letzterer den Träger des Reizsignalgenerators von der Reizschaltung isoliert.The output pulses of the stimulus circuit are sent to the amplifier inputs through the transformer 36 inductively fed back, the latter being the carrier of the stimulus signal generator from the stimulus circuit isolated.
Es sind drei verschiedene Sperreinrichtungen vorgesehen, welche verhindern, daß die Reizimpulse auf die Fühleinrichtung einwirken, obgleich diese zu den Verstärkereingängen gelangen.There are three different locking devices provided, which prevent the stimulus impulses from acting on the sensing device, although these to the Amplifier inputs.
Das Paar 30 von Schutzdioden an der ersten Differentialeingangsstufe vermindert die Impulse auf eine Amplitude, welche dem Vorspannungsabfall an den Dioden entspricht. Der Frequenzkompensationskondensator 26 leitet den größten Teil des verbleibenden Impulssignals zur Erde ab, aber trotzdem erreicht ein Impuls von ungefähr noch 1,4 Volt den Ansteuerpunkt an der Basis des Transistors Tl. Das reicht aus. daß der monostabile Schaltkreis in seinem quasistabilen Zustand bleibt. Die Diode 50 ist außer während des Überganges des monostabilen Schaltkreises von seinem quasistabilen Zustand auf seinen stabilen Zustand umgekehrt vorgespannt. Die Diode 50 wirkt dann als Steuerdiode, indem sie für die an der Basis des Transistors Tl anliegenden Impulse einen Pfad zur Erde bildet, so daß der Transistor in der Lage ist, ohne Sättigungserscheinungen zu schalten. Diese Sperreinrichtungen stellen hinreichend sicher, daß nicht die Reizimpulse selbst die Schaltung in ihrem Reizzustand halten.The pair 30 of protection diodes on the first differential input stage reduce the pulses to an amplitude which corresponds to the bias voltage drop across the diodes. The frequency compensation capacitor 26 derives most of the remaining pulse signal to earth, but a pulse of approximately 1.4 volts still reaches the trigger point at the base of the transistor Tl. That is sufficient. that the monostable circuit remains in its quasi-stable state. The diode 50 is reverse biased except during the transition of the monostable circuit from its quasi-stable state to its stable state. The diode 50 then acts as a control diode in that it forms a path to earth for the pulses applied to the base of the transistor T1 , so that the transistor is able to switch without saturation phenomena. These blocking devices adequately ensure that the stimulus pulses themselves do not keep the circuit in its stimulus state.
Ein Reizschaltelement, welches beispielsweise von der Firma Devices Implants Limited als »Bladder Stimulator Transmitter S 2780-2« hergestellt wird, kann in Verbindung mit einem in die Blase einpflanzbaren Bladder-Implant-Diodendetektorschaltkreis der gleichen Firma als Reizschaltkreis gemäß den Schaltungen der F i g. 2 und 3 verwendet werden, sofern diese Schaltkreise in geeigneter Weise abgeändert werden. Sie können auch bei anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden. A stimulus switching element, which is available, for example, from Devices Implants Limited as »Bladder Stimulator Transmitter S 2780-2 «can be used in conjunction with a Bladder implant diode detector circuit from the same company as a stimulus circuit according to the circuits the F i g. 2 and 3 can be used if these circuits are appropriately modified will. They can also be used in other embodiments of the invention.
Der Träger dieses Reizsignalgenerators ist in der Lage, durch eine Muskelanstrengung eine Reizeinrichtung zu betiitigen. welch letztere seine analen Hebermuskeln so lange kontrahieren, wie er es wünscht. Wenn er sein E. M. G.-Signal oberhalb des Schwellwertes hält, so bleibt der monostabile Schaltkreis in seinem quasistabilen Reizzustand, außer für 0.5 Sekunden während jeweils 10 Sekunden, da der Schaltkreis während 0.5 Sekunden in seinen stabilen Fühlzustand zurückkehrt. Diese kurze Unterbrechung der Reizung unterstützt vorteilhaft die Kontraktion der Muskeln. Wenn der Träger nun sein E. M. G.Signal willentlich unter den Schwellwert absenkt, so vollendet der Schaltkreis seinen quasistabilen Zustand, in welchem er sich gerade befindet, und kehrt dann in den Fühlzustand zurück, bis er erneut umgeschaltet wird.The wearer of this stimulus signal generator is able to stimulate a stimulus device through muscular exertion to be involved. which latter contract his anal lifter muscles for as long as he does wishes. If he keeps his E.M.G. signal above the threshold, the one-shot circuit remains in its quasi-stable stimulus state, except for 0.5 seconds for 10 seconds each, since the Circuit returns to its stable sense state for 0.5 seconds. This short break the irritation beneficially assists the contraction of the muscles. If the carrier now has his E.M.G. signal deliberately drops below the threshold value, the circuit completes its quasi-stable state, which it is currently in, and then returns to the feeling state until it switches again will.
Die beschriebene, besondere Ausführunesform de^ Reizsignalgenerators kann dadurch verbessert werden, daß ein jeweils die Reizimpulse erzeugende! Oszillator verwendet wird, welcher an Stelle unipolarer Impulse bipolare Impulse liefert, so daß die be eingepflanzten Elektroden auftretenden Elektrolyseprobleme überwunden werden. Es sind flache Platten elektroden in einem Afterpfropfen erwähnt worden aber es können auch andere Elektroden, wie bei spielsweise Nadelelektroden, welche in der Nähe de; Mastdarmausganges eingepflanzt werden, verwende werden. Der beschriebene Reizsignalgenerator liefer rechteckförmige Reizimpulse, es können aber aucl anders geformte Impulse verwendet werden.The described, special embodiment de ^ Stimulus signal generator can be improved by the fact that a! Oscillator is used, which supplies bipolar pulses instead of unipolar pulses, so that the be Electrolysis problems that occur with implanted electrodes can be overcome. They are flat plates electrodes have been mentioned in an anal plug, but other electrodes can also be used, as in for example needle electrodes, which in the vicinity de; Be implanted at the rectum outlet. The described stimulus signal generator delivers Square-shaped stimulation impulses, but other shaped impulses can also be used.
Obgleich hier eine Ausführungsform des die Er findung aufweisenden Reizsignalgenerators zur An wandung bei Inkontinenz beschrieben ist, kann e selbstverständlich auch zur Reizung vieler andereAlthough this is an embodiment of the stimulus signal generator having the invention for an as described above for incontinence can of course also irritate many others
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Muskeln bzw. Gruppen von Muskeln verwendet werden.Muscles or groups of muscles are used.
Der die Erfindung aufweisende Reizsignalgenerator kann auch auf Fälle angewendet werden, in welchen Nerven nicht vollständig beschädigt sind, wobei der Schaltkre's zwischen seinem Fühlzustand und seinem Reizzustand mit einer schnellen, physiologisch ange-The stimulus signal generator embodying the invention can also be applied to cases in which Nerves are not completely damaged, the circuitry's between his feeling state and his Irritation with a rapid, physiologically acceptable
1010
paßten Geschwindigkeit hin- und herschwingt, se daß ein dem ertasteten E. M. G.-Signal proportionale! Reu unmittelbar nach jeder Fiihlperiode ausgeübl wird. Dadurch wird tatsächlich das natürliche E. M. G -Signal in einem Muskel verstärkt, was aul andere Weise mit einem geschlossenen Regelkreis nicht erreichbar ist.The speed swings back and forth, so that a signal proportional to the detected E.MG. signal! Reu is exercised immediately after each cooling period. This actually becomes the natural one E. M. G signal in a muscle amplified what aul other closed loop way is not reachable.
Claims (7)
ansprechenden Steuereinrichtung verbunden ist, 9. Reizsignalgenerator nach einem der Andie die von einem Reizsignalerzeuger gelieferten spriiche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reizsignale auslöst, dadurch gekenn- Detektoreinrichtung jeweils einem Muskel innerzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) eine 15 halb einer Gruppe von Muskeln zugeordnet ist, innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls welch letztere die analen Hebermuskeln einliegende Folge von Reizsignalen nur dann aus- schließlich des Afterschließmuskels und andere löst, wenn die Amplitude des von der Detektor- Muskeln des Beckenbodens umfassen,
einrichtung (10 bis 14) ermittelten elektromyographisehen Signals einen vorbestimmten Wert 20
übersteigt.Myographic signals triggerable stimulus signals 5 8. Stimulus signal generator according to one of the Anzuj muscle stimulation supplies, with a nearby spriiche 1 to 7, characterized in that that of the muscle to be stimulated is attached to the output of the signal generator (16) with the primary keying of the electromyography Signals are used winding of an output transformer (36) verden the detector device, which is connected to an amplifier, the secondary winding of which is connected or includes in the vicinity for the sensed electromyographic signals io of the muscle to be stimulated and with an on the amplified signals with the electrodes (10, 11) is connected.
responsive control device is connected, 9. stimulus signal generator according to one of the andie the delivered by a stimulus signal generator spriiche 1 to 8, characterized in that the stimulus signals triggers, characterized by the detection device each within a muscle that the control device (15) a 15 half of a group of muscles is assigned, within a predeterminable time interval which the latter only releases the anal siphon muscle sequence of stimulus signals exclusively of the anal sphincter and others if the amplitude of the muscles of the pelvic floor included by the detector,
device (10 to 14) determined electromyographic signal a predetermined value 20
exceeds.
(15) die Erzeugung von Reizsignalen nach dem2. Stimulus signal generator according to claim 1, characterized in that the control device
(15) the generation of stimulus signals after the
•lcktromyographischcn Signale dient, als auch Aus dieser französischen Patentschrift 1 537 009 ftiit -lern Ausgang des Signalerzeugers (16) ver- ist es über den Gattungsbegriff des Anspruchs 1 im künde,: ist und von diesem die Reizsignale zur Hinblick auf den Anspruch 2 bekannt, daß ein Verfceizimg des Muskels empfängt und überträgt. stärker verwendet wird, welcher jeweils zwischen den4. Stimulus signal generator according to claim 2 or 3, the heart completely stops beating. The cardiac pacemaker is designed in such a way that at the timing (10 to 14) a pair of electrodes (10, 11 ) works normally, the stimulation impulses synchronously, which occur both for the reception of the 45 with the heartbeats,
From this French patent specification 1 537 009 for the output of the signal generator (16) it is known about the generic term of claim 1: and from this the stimulus signals are known with regard to claim 2 that an availability of the muscle receives and transmits. is used more, whichever between the
unterhalb 100 bzw, oberhalb 1000 Hz aufweist. Hinsichtlich des Anspruchs 9 ist es aus der Zeit-6. Stimulus signal generator according to one of the on is connected to the output of the signal generator iprüche 1 to 5, characterized in that the and from this the stimulus signals for stimulating the Dctektoreinrichlurtg (10 to 14) receives and transmits a maximum muscle, and that as to sensitivity to signals with a frequency of claim 5, the amplifier has two input lines 100 and 200 Hz and a lowest 60 gene, each of which is connected to one of the sensitivity for signals with a frequency electrodes of the detector device.
below 100 or above 1000 Hz. With regard to claim 9, it is from the time
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |