DE1961857A1 - Oszillator bzw. Einrichtung zum Lokalisieren und Stimulieren von Nerven - Google Patents

Oszillator bzw. Einrichtung zum Lokalisieren und Stimulieren von Nerven

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DE1961857A1
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Colyer John Ernest George
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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0531—Measuring skin impedance

Description

THE WELLCOME FOUNDATION LIMITED, of
185 Euston Road, London, N.W.I. England.
A Company incorporated in England.
Oszillator bzw. Einrichtung zum Lokalisieren und Stimulieren von Nerven
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Oszillator, insbesondere dessen End- oder Ausgangsstufe. Ausserdem betrifft die Erfindung eine elektronische Nervenlokalisier/Stimuliereinriohtung, die mit einem Oszillator ausgestattet ist, der die erfindungsgemässe Ausgangsstufe aufweist.
Aufgabe solcher Geräte ist es, unter anderem mit Hilfe geeigneter Nadelelektroden die Lage eines Nervs unter der Haut und dem Gewebe eines Patienten zu ermitteln und seine Funktion mit Hilfe eines Stromstosses zu bestimmen, so dass unter Anwendung eines Nervenlokalisierverfahrens der gefundene Nerv stillgelegt werden kann. Eine andere Anwendung besteht darin, Nerven durch elektrische Stimulation zu lokalisieren und zu identifizieren.
Aus den erwähnten Gründen ist es notwendig, dass der Lokalisator/stimulator in der Lage ist, Stromstösse wie folgt zu erzeugen1
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a) nach der Tetanus-Methode mit einer Frequenz von . " "' etwa 30 Hz;
b) nach der Normal-Methode mit einer Frequenz von ""1/2 Hz (dabei sollte zur Bequemlichkeit des Anaesthesisten bei dieser Methode der erste Stromstoss beim Übergang zu dieser Betriebsart erfolgen, um auch mit Einzelstössen" arbeiten zu können);
c) mit einer Ausgangsspannung von mindestens 30 Volt, " um eine feinfühlige und genaue Lokalisierung eines bestimmten Nervs zu ermöglichen;
d) mit einer Reohteokspannung, die schnell ansteigt,
" nicht überhöht und eine genügende Länge hat, welche ausreicht, um irgendwelche bestehenden indirekten Blockierungen einer neuromuskulären Verbindung zu " überwinden und sohliesslich
e) mit einer sichtbaren Anzeige eines jeden Strom-" stosses.
Die tatsächlich gewünschte Frequenzlänge und Form der Stromstösse hängen von dem jeweiligen Oszillator ab und können erreicht werden, indem ein soloher Oszillator gebraucht wird, wie er in einer parallellaufenden Patentanmeldung des gleichen Anmelders beschrieben ist.
Wie bereits oben gesagt wurde, ist eine Sichtanzeige eines jeden Stromstosses erwünsoht, was vorteilhafterweise mit einer Gasentladungslampe (Glimmlampe) erreioht wird, die jedoch eine verhältnismässig hohe Spannung erforderlloh macht. Andererseits sollte die verhältnismässig geringe Ausgangsspannung des Oszillators einen reohteökigen Verlauf haben. Diese soheinbar gegensätzlichen Erfordernisse werden durch einen Oszillator erfüllt, der mit der erfindungsgemässen Ausgangsstufe versehen 1st.
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Demzufolge "beinhaltet die Erfindimg einen Oszillator mit einer Stromquelle und einer Primärwicklung eines Transformators und einer Ausgangsstufe, die an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist, wobei die Ausgangsstufe eine Gasentladungslampe einsohliesst, die parallel zur Sekundärwicklung und in Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlüssen geschaltet ist und dass parallel zur Gasentladungslampe ein Gleichrichter angeschlossen und ein spannungsabhängiger Gleichrichter im entgegengesetzten Sinne zum ersten Gleichrichter aber parallel zu den Elektroden« anschlüssen zugeschaltet ist.
Die Erfindung beinhaltet weiter einen Nervenlokalisator/ Stimulator, bestehend auseiner Stromquelle, einem tränsistorierten Oszillator mit· mindestens einem Transistor, der mit einem Widerstandskondensator-Zeitglied zusammengeschaltet ist, dessen Zeitkonstante veränderlich ist, um eine gewünschte Ausgangsfrequenz zu erhalten, einem Transformator, der eine oder mehrere an den Oszillator angeschlossene Primärwicklungen hat und eine parallel an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossene Ausgangsstufe, die den Ausgangsstromstoss erzeugt, wobei diese .eine Gasentladungslampe einschliesst, die parallel zur Wicklung und in Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlüssen geschaltet ist und parallel zu dieser Gasentladungslampe | ein Gleichrichter und im entgegengesetzten Sinne dazu aber parallel zu den Elektrodenanschlüssen ein spannungsabhängiger Gleichrichter angeschlossen sind«
Die Erfindung besteht insbesondere aus einem Nervenlokalisator/Stimulator, bestehend aus einer Stromquelle,einem Oszillator mit einem einzigen Transistor, der mit einem Widersfcandsköndensator-Zeitglied züsammengeschaltet ist* ·\ dessen Zeitkonstante veränderlich 1st/ um eine geviünsöhte Ausgangs frequenz zu erhalten, einem Transformator» der eine erste Primärwicklung im Basiskreis des Transistors \
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hat, wobei in der zweiten Wicklung eine Spannung induziert wird, mit deren Hilfe die Transistorbasis positiv, geladen wird und einer, parallel an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossene Ausgangsstufe, die den Ausgangsstromstoss erzeugt, wobei diese eine Gasentladungslampe einschliesst, die parallel zur Wicklung und in Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlüssen geschaltet ist und parallel zu dieser Gasentladungslampe eine Diode und im entgegengesetzten Sinne dazu aber parallel zu den Elektrodenanschlüssen eine Zener-Diode angeschlossen sind und eine Teilkomponente des Ausgangsstromstosses an den Elektrodeiianschlüssen anliegt und die Ausgangsspannung des Stromstosses durch die Zener-Spannung der Zener-Diode begrenzt ist, während die andere Komponente an der Gasentladungslampe anliegt.
Die genaue Arbeitsweise der Einrichtung wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan des Nervenlokalisators bzw.
Stimulators,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Ausgangsstufe der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung.
Entsprechend den Zeichnungen besteht die Einrichtung aus einer Stromquelle, einem Oszillator mit einem Transistor VT. in Verbindung mit einem Transformator TR1, einem RC- Glied -, von dem die Frequenz abhängt und einer Ausgangsstufe^ die mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist.
Grunäsrbeitsweise der Einrichtung ist die eines trÖperrsöhwlngers". Am Kondensator O1 (bzw. C1 und C2) liegtzunäohst keine Spannung. Beim Einschalten des0e
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rates lad er sieh über den Widerstand R, (bzw. R. und Rp) auf, bis die Basis-finitter-Durchlaßspannung überschritten wird. Der Transistor wird leitend und es fliesst ein Kollektorstrom durch die Wicklung W, des Transformators TR1. Dadurch wird in der Wicklung W2 eine Spannung induziert, die den Transistor VTy kurzzeitig sperrt. Der Kollektorstrom wird also unterbrochen.
Solange diese induzierte Spannung an der Basis des Transistors VT, anliegt, fliesst ein Basisstrom, der den Kondensator C1 (C1 und C2) entlad. Der Basisstrom wird begrenzt durch den'Vorwiderstand R^.
Nachdem der Kollektorstrom abgeklungen ist, ist der Transistor VT1 wieder gesperrt. Auf diese Weise ist also ein Spannungsstoss erzeugt worden.
Bleibt die Stromquelle eingeschaltet, lad sich der Kondensator C1 (C1 und Q2) wieder auf und der Vorgang-" wiederholt sich so oft, bis die Stromquelle abgeschaltet wird;.
Die Frequenz ist abhängig vom Rß-r-illiedu das, wie die Zeichnung zeigt, mit Hilfe der Schalter BB1 und FB2 veränderlich aufgebaut ist. .
Wird der Schalter PB, betätigt, so ladsloh der Kondensator C1 über den Widerstand R1 bis zum Schaltpunkt des Transistors auf. Wird der Schalter in dieser Stellung belassen,, so erhält man eine Frequenz, die proportional zur Zeitkonstanten des RjOj-Glledös ist.
Wird der Schalter PB2 betätigt, so gelangt die Ladung des Kondensators Og, der über den Widerstand Rg ständig mit der Batterie verbunden ist, auf den Kondensator Cj.* vtß-ß die
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■Spannung am Kondensator C1 schlagartig erhöht, so dass der Sohaltpunkt des Transistors VT1 sofort überschritten wird. Die Frequenz in dieser Stellung ist dann proportional der Zeitkonstanten des R2(C1 + Cg)-Gliedes._ Der Kondensator O2 hat jedoch nur etwa 1 % der Kapazität des Kondensators C1. Die Zeitkonstante ist" daher ungefähr gleich der des R2C1-GIiedes.
Da der Kondensator C2 sofort wieder aufgeladen wird, wenn der -Schalter PB2 geöffnet wird, kann durch erneutes Schliessen des Schalters PBp sofort ein neuer Spannungsstoss erzeugt werden. Mit dem Gerät können daher auch einzelne Spannungsstösse erzeugt werden.
Um die beschriebenen Vorgänge zu erleichtern, ist parallel zum Kondensator C1 ein Widerstand Rg geschaltet, der den Schaltpunkt des Transistors W1 stabilisiert und Kapazitätsschwankungen des Kndensators (L· ausgleicht.
Durch den Kollektorstromstoss in der Wicklung W1 wird in der Wicklung Ww eine hohe Spannung induziert* die vom Ver·?· hältniS: der Windungen der Wicklungen W, und W^ abhängt und so hoch is.t, dass eine Gasentladunjgs,lampe gezündet; werden kann. "
Entsteht an der Wicklung W-, ein Spannungsstoss (vo/rsugs-
weise mit Reohteakform), dann ist während der positiven Phase des Stosses die Diode D1 leitend und die Spannung liegt am Potentiometer R1- an und kann dort abgegriffen v werden. Parallel zum Potentiometer liegt die Zener-Diode Dg, die die Spannung am Potentiometer begrenzt. In Reihe mit der Diode ist ein Widerstand R^ geschaltet, der den Strom begrenzt. Die Spannung am Potentiometer hängt also von der Zener-Spannung der Zener-Diode Dß ab und hat reohteokigen aeitliohen Verlauf. Da die Spannung an der Diode, D. und dem Wideratand R^ klein ist* leuohtet dia Gasent»
— Ύ m. "
ladungslampe nicht auf. Während der negativen Phase des Spannungsstosses leitet die.Zener-Diode D2 und die Diode D1 ist gesperrt, so dass am Potentiometer FU nur eine ge- · ringe Spannung und an der Gasentladungslampe der Hauptteil der Spannung anliegt,-die dabei auf leuchtet.'Der rechteckige Spannungsstoss am Potentiometer und damit an •den Anschlüssen der Elektroden liegt dann an, wenn die Gasentladungslampe nicht leuchtet.
Fig. 2 stellt eine andere AusfUhrungsform der Ausgangsstufe .-dar, bei der zwischen zwei Ausgangs spannungen gewählt werden kann. Dabei ist eine weitere Zener-Diode D^ in Reihe mit der Diode D, und dem Potentiometer Rp- geschaltet, die aber mit einem Schalter S2 überbrückt werden kann.
Ist die Zener-Diode D^ überbrückt, entspricht die Ausgangsspannung, wie oben beschrieben, der Zener-Spannung der Zener-Diode Dp. Ist der Schalter S2 geöffnet, entspricht die Ausgangsspannung der Differenzspannung der Zener-Spannungen beider Zener-Dioden D2 und D-.
Der Kondensator CU eliminiert kurze Spannungsspitzen, die entstehen könnten. ■
Andere erfindungsgemässe Ausführungsformen als die beschriebenen und dargestellten sind selbstverständlich möglich. -
Die zum Bau der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform notwendigen Einzelteile sind«
Batterie 6 Volt (4 χ 1,5 Volt
Babyzellen) Widerstand R- 2,2 K Ohm :
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Widerstand R2 R6 120 K Ohm
!f
It-		 h
R4		 1 ci 22 Ohm '
2,2 K Ohm
Potentiometer R1-. C2
C3 		25 K Ohm, linear
Widerstand 100 K Ohm
Kondensatoi 200 micro Farad
η
U		 VT1 2 η ff
470 pico Farad
Diode D1 Transformator TR. BY 126
" V IN 972
Transistor Silicon NPN type AS3IO
"Ferguson" TSWl12
Mit den angegebenen Bauteilen sind folgende Ergebnisse möglich: ■-..·■■
Ausgangsspannung Pulslänge Pulsenergie Pulsfrequenz
O - 30 Volt
- 4 msec.
- 0,8 mi Hi Joule 30 Hz (PB1) 1/2 Hz
Mit einer geeigneten Zener-Diode D-, sind andere Ausgangsspannungen möglich. Wenn z.B. die Zener-Diode D^ eine Zener-Spannung von 24 Volt hat, beträgt die maximale Ausgangsspannung bei geöffnetem Schalter S2 30 Volt - 24 Volt = 6 Volt.
Ein Gehäuse für die Einrichtung kann aus beliebigem Material, z.B. Kunststoff, aufgebaut sein, wobei darauf zu aohten ist, dass die Gasentladungslampe sichtbar bleibt und die Schalter
PB2 und S2 und
mit dem Potentiometer Re erreichbar
sind, zusätzlich kann ein Behälter für Zubehör, wie Elektroden oder Anschlusskabel, vorgesehen sein.
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An das Gerät können beliebige Je nach Verwendungszweck verschiedene Elektroden, wie z.B. Nadelelektroden, angeschlossen werden.
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ORIGINAL INSPECTED

Claims (10)

  1. P a t e η t a η s ρ r U ο h e
    (P.
    Ein Oszillator mit einer Stromquelle und einer Primärwicklung eines Transformators und einer Ausgangsstufe, die an die Sekundärwioklung des Transformators angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufe eine Gasentladungslampe (LP,) einschliesst, die parallel zur Sekundärwicklung (W-) und in Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlüssen gesahaltet ist und dass parallel zur Gasentladungslampe (LP1) ein Gleiqhriohter (D1) angeschlossen und ein spannungsäbhängiger Gleichrichter (Dg) im entgegengesetzten Sinne zum ersten Gleichrichter (D1) aber parallel zu den Elektrodenansohlussen zugeschaltet ist.
  2. 2. Eine Oszillator-Schaltung, die einen Oszillator einschliesst mit einer Primärwioklung eines Transformators und einer Ausgangsstufe, die an die Sekundärwioklung des Transformators angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufe eine Gasentladungslampe (LP ) einsohliesst, die parallel zur Sekundärwioklung (W4) und in Reihe mit einem Paar Elektrodenansohlussen geschaltet ist und dass eine Gleichriohterdiode (D^) parallel zur Gasentladungslampe und eine Zener-Diode (Dg) im entgegengesetzten Sinne dazu aber parallel zu den Elektrodenansohlussen angeschlossen sind, wobei eine Teilkomponente des Ausgängsstromstosses an den Elektrodenansohlussen anliegt und die Ausgangsspannung des Stromstosses durch die Zener-Spannung der Zener-Diode begrenzt ist und die andere Komponente an der Gasentladungslampe (LP1) anliegt.
  3. 3. Eine Schaltung naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Zener-Diode (D*) über einen Schalter (Sg) mit der ersten Zener-Diode" (Dg) in Reihe gesohaltet ist, wobei die Ausgangespannung !Sei geöffnetem Schalter (Sg) der Spannungsdifferenz der Zener-Spannungen der beiden Zener-Dioden entegrieht.
    ORIGINAL
    - Ii -
  4. 4. Schaltung naoh Anspruch 2 oder J5, gekennzeichnet .durch ein lineares Potentiometer (Rc)* welches parallel zu den Elektrodenanschlussen liegt. "
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung durch die Zener-Diode (D2) oder die beiden Dioden (D2 und D-.) zu einer Rechteckspannung abgeschnitten ist.
  6. 6. Nervenlokalisator/stimulator gekennzeichnet durch eine Stromquelle, einen transistorierten Oszillator mit mindestens einem Transistor (VT1), der mit einem Widerstands- f kondensator-Zeitglied (R, / R^y C. und Cp) zusatnmengesohältet ist, dessen Zeitkonstante veränderlich ist, um eine gewünschte Ausgangsfrequenz zu erhalten, einen Transformator (TR,), der eine oder mehrere an den Oszillator ange.-schlosöene Primärwicklungen hat und eine parallel an die Sekundärwicklung (W-*) des Transformators angeschlossene Ausgangsstufe, die" den Ausgangsstromstoss erzeugt, wobei diese eine Gasentladungslampe (LP1) einschliesst, die parallel zur Wicklung (Wt5) und "in Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlüssen geschaltet ist und parallel zu dieser Gasentladungslampe ein Gleichrichter (D1) und im entgegengesetzten Sinne dazu aber parallel zu den Elektrodenanschlüssen ein spannungsabhängiger Gleichrichter i (Dg) angeschlossen sind.
  7. 7. Nervenlokalisator/stimulator gekennzeichnet durch eine Stromquelle, einen transistorierten Oszillator mit einem einzigen Transistor (VT1), der mit einem Widerstandskondensator-Zeitglied (R1, 'Rg, C1 und C2) zusanimengeschaltet ist, dessen Zeitkonstante veränderlieh 1st, um eine ge wünschte Ausgangsfrequenz zu erhalten, einen Transformator (TR1), der eine erste Primärwicklung (W1) im Kollektorkreis und eine zweite Primärwicklung (W2) im Bäsisfcreis des Transistors hat, wobei in der zweiten Wicklung eine Spannung /
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    induziert wird, mit deren Hilfe die Transistorbasis positiY-'geladen wird und eine,"parallel an die Sekundärwicklung (W,) des Transformators angeschlossene Ausgangsstufe,-die den Ausgangsstromstoss erzeugt," wobei diese eine Gasentladungslampe (LP-) einschliesst, die parallel zur Wicklung (W^) und in'Reihe mit einem Paar Elektrodenanschlussen geschältet ist und parallel zu dieser Gasentladungslampe (LP1) eine Diode (D1) und im entgegengesetzten Sinne dazu aber' parallel zu den'Elektrodenanschlüssen eine Zener-Diode (Dg) angeschlossen sind, wobei eine Teilkomponente des Äusgangsstromstosses an den Elektrodenanschlüssen anliegt und die Ausgangsspannung des Stromstosses durch die Z_ener-Spanriung der Zener-Diode begrenzt ist und die andere Komponente an der Gasentladungslampe anliegt.
  8. 8. Nervenlokalisator/Stimulator gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine.zweite Zener-Diode (D,)
    über einen Schalter (Sp) mit der ersten Zener-Diode (B2)
    in Reihe geschaltet ist> wobei die-Ausgangsspannung bei geöffnetem Schalter (S2) der Spannungsdifferenz der Zener-Spannungen der beiden Zener-Dioden entspricht.
  9. 9. Nervenlokalisator/Stimulator nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet durch ein lineares Potentiometer (R1-), welches parallel zu den Elektrodenanschlüssen liegt.'
  10. 10. Nervenlokalisator/Stimulator naoh Anspruch 7
    9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung durch die Zener-Diode (D2):oder die beiden Dioden (D2 und D,) zu einer RechtecKspannung abgeschnitten ist.' ~
    .11. Nervenlokalisator/Stimulator nach Anspruch 6 bis
    10, dadurch gekennzeichnet,"dass das Widerstandskondensator Zeitglied duroh Zu- oder Abschalten mindestens eines weiteren Kondensators in den Basis-Emitter des Transistors verändert werden kann. ;
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