DE2331680B2 - Stimulationseinrichtung fuer lebewesen mit einer schaltungsanordnung zum anlegen definierter elektrischer leistungssignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stimulationseinrichtung für Lebewesen mit einer Schaltungsanordnung zum Anlegen definierter elektrischer Leistungssignale an das eine variable Last darstellende Lebewesen.

Eine derartige Schaltung kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Reaktion von Lebewesen auf angelegte Leistungssignale zu studieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stimulationseinrichtung für Lebewesen mit einer Schaltungsanordnung anzugeben, mit der Impulse definierter Leistung an eine variable Last angelegt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein Analogmultiplikator die Spannung des an die variable Last angelegten Signals mit dem die Last durchfließenden Strom multipliziert und mit einer Regelschleife verbunden ist, die das Stimulationssignal auf den Wert eines von einem Referenzimpuls-Genera tor erzeugten Referenzsignals einregelt, daß die Regelschleife über einen Komparator mit dem Referenzimpuls-Generator und dem Multiplikator verbunden ist, und daß das Ausgangssignal des Multiplika tors einem Integrator und über diesen einer Ablesevorrichtung für die Ausgangsenergie des Integrators zugeführt ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Stimulationsschaltung nach der Erfindung, und

F i g. 2 zeigt die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 in detaillierterer Form.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen einen Multiplikator 1, der mit den Klemmen seines Spannungseinganges an eine variable Last 2 angeschlossen ist, die von einem Versuchst ier gebildet wird.

Zwischen der variablen Last 2 und Masse liegt ein Widerstand 3, der mit den Klemmen des den Strom messenden Einganges des Multiplikators 1 verbunden ist.

Der Ausgang des Multiplikators 1 ist an einen ersten Eingang eines Komparators 4 angeschlossen, dessen zweiter Eingang mit einem Referenz-Generator 5 verbunden ist.

Der Ausgang von Komparator 4 ist mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden, dessen Rückkopplungskreis einen Widerstand 7 und einen Kondensator 8 in Reihe enthält. Der Ausgang des Verstärkers 6 ist über eine Leitung 9 mit der dem Widerstand 3 abgewandten Klemme der variablen Last 2 verbunden. Der Ausgang des Multiplikators 1 ist über einen Widerstand 11 auch mit dem Eingang eines Integrators 10 verbunden. Dessen Ausgang ist an ein Meßgerät zur Anzeige der integrierten Energie angeschlossen.

Nach dem detaillierteren Schema der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 ist der Multiplikator 1 über einen Stromverstärker 13 mit dem Widerstand 3 verbunden, der von dem Stimulationsstrom der variablen Last 2 durchflossen wird.

Der Komparator 4 besteht aus zwei Widerständen 14 und 15, von denen der Widerstand 14 mit dem Ausgang von Multiplikator 1 verbunden ist, während der Widerstand 15 über den bewegbaren Kontakt eines Umschalters 16 mit dem Referenzimpuls-Generator 5 verbunden ist. Der feste Kontakt 17 des Umschalters 16 ist an den Referenzimpuls-Generator 5 angeschlossen, während der feste Kontakt 18 an eine externe Steuerleitung 19 der Vorrichtung angeschlossen ist.

Der Referenzimpuls-Generator 5 enthält einen Druckknopf-Steuerschalter 20, der mit den Eingangs-

klemmen eines Impulsformers 21 verbunden ist Der Impulsformer 21 dient dazu, von dem Steuerschalter 20 infolge Prellens der Kontakte hervorgerufene Unregelmäßigkeiten der Signale zu korrigieren.

Als Impulsformer 21 wird vorteilhafterweise eine logische Schaltung verwandt Diese Schaltung enthält zwei zu einer Kippschaltung verbundene Torschaltungen, so daß man an ihrem Ausgang ein Rechtecksignal erhält

Der Ausgang des Impulsformers 21 ist mit dem iq Eingang einer monostabilen Kippstufe 22 verbunden, und deren Eingang ist an den Eingang eines Leistungsverstärkers 23 angeschaltet der an einem variablen Widerstand 24 einstellbar ist. Die monostabile Kippstufe 22 ist an einem variablen Widerstand 22a einstellbar.

Zwischen dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 22 und dem Eingang des Leistungsverstärkers 23 ist eine Schaltung zur Amplitudenkalib.ierung angebracht Diese besteht aus der Parallelschaltung einer Zener- zo diode und eines Transistors, wobei die Basis des Transistors von dem Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 22 angesteuert wird.

Der Ausgang des Leistungsverstärkers 23 ist mit dem festen Kontakt 17 von Schalter 16 verbunden, und der Ausgang des Impulsformers 21 ist ebenfalls über eine Leitung 25 an den Eingang einer Rückstellschaltung 26 für den Integrator 10 angeschlossen. Diese überbrückt den Integrator und stellt ihn gegebenenfalls auf Null zurück. Der Multiplikator 1 ist über eine Vorschaltung 27 und einen variablen Widerstand 11 mit dem Eingang des Integrators 10 verbunden.

Ein Eingang der Torschaltung 27 ist mit dem bewegbaren Kontakt des Schalters 28 verbunden, dessen fester Kontakt 29 mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 22 des Generators 5 verbunden ist, während sein anderer fester Kontakt 30 an eine externe Zeit-Steuerschaltung der Vorrichtung angeschlossen ist. Zwischen dem bewegbaren Kontakt des Schalters 28 und der Torschaltung 27 liegt ein Verstärker 32.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 14, 15 des Komparator ist mit dem Eingang des Verstärkers 6 verbunden, der als Fehlerverstärker arbeitet. Sein Ausgang ist über Leitung 9 an den der Anschlußstelle des Stromverstärkers 13 abgewandten Eingang des Multiplikators 1 angeschlossen.

Die Vorrichtung enthält außerdem eine Anzahl nicht dargestellter Schalter und Potentiometer, die es erlauben, die Nullpunkte der Verstärker einzustellen. Ferner können Schalter und Widerstände zum Schutz gegen Überspannungen am Eingang des Multiplikators 1 und an den externen Eingängen 19 und 31 vorgesehen sein.

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen:

Nachdem die variable Last 2 an die Klemmen des Multiplikators 1 angeschlossen ist, legt man an sie einen Impuls an, nachdem zuvor der bewegbare Kontakt des Schalters 16 an den festen Kontakt 17 und derjenige d?s Schalters 28 an den festen Kontakt 29 gelegt wurde.

Den anfänglichen Stimulationsimpuls erhält man durch Schließen des Druckknopfschalters 20. Der so erzeugte Impuls wird von dem Impulsformer 21 geformt und der monostabilen Kippstufe22 sowie über Leitung 25 der Rückstellschaltung 26 des Integrators 10 zugeführt.

Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 22, der anfangs den logischen Eins-Zustand eingenommen hatte, geht nun auf Null-Signai über und der hierdurch erzeugte Impuls wird dem Verstärker 23 zugeführt und über den Schalter 16, den Widerstand 15, den Verstärker 6 und die Leitung 9 zur Last 2 übertragen.

An den Klemmen der Last entsteht ein Potentialunterschied, der an den Multiplikator 1 angelegt wird, während der die Last 2 durchfließende Sirom an dem Widerstand 3 eine Spannung erzeugt, die über den Operationsverstärker 13 dem Multiplikator 1 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal des Multiplikators stellt die an die variable Last 2 angelegte Leistung dar, denn es entspricht dem Produkt aus der an die Last 2 angelegten Spannung und dem die Last durchfließenden Strom.

Die Amplitude dieses Signais entspricht der Leistung, während das Integral über die Amplitude während der Impulsdauer die abgegebene Energie darstellt. In Abhängigkeit davon, ob die Last 2 kapazitive oder induktive Eigenschaften hat, ist die Form des an ihren Klemmen abgenommenen Signals unterschiedlich.

Das Ausgangssignal des Multiplikators 1 wird am Verbindungspunkt der Widerstände 14 und 15 mit dem von dem Generator 5 abgegebenen Referenzsignal verglichen. Wenn diese Signale gleich sind, entsteht kein Signal am Ausgang des Verstärkers 6. Wenn das Ausgangssignal des Multiplikators 1 sich dagegen von dem Referenzsignal unterscheidet, dann wird die Differenz von dem Verstärker 6 verstärkt, wodurch die an die variable Last 2 angelegte Spannung korrigiert wird. Man erkennt, daß auf diese Weise eine Regelung des Stimulationssignals auf den Wert des von dem Generator 5 erzeugten Referenzsignals erfolgt.

Die Integration des Ausgangssignals von Multiplikator 1 erfolgt durch den Integrator 10, indem dieser ein Gleichstromniveau liefert, das leicht an dem Galvanometer 12, das in Energiegraden geeicht ist, beispielsweise in Millijoules oder in Microjoules, abgelesen werden kann.

Damit das an den Integrator 10 angelegte Signal genau demjenigen Signal entspricht, das von dem Multiplikator t abgegeben wird, ist der Eingang des Integrators 10 nur während des Augenblicks der Messung mit dem Ausgang des Multiplikators verbunden, d. h. während des Aussendens eines Signals durch den Generator 5. Diese Funktion wird durch die Torschaltung 27 sichergestellt, deren einer Eingang zu diesem Zweck über den Unterbrecherschalter 28 und den Verstärker 32 mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 22 verbunden ist.

Um über einen großen Spannungsbereich zu verfügen, ist die Torschaltung 27 mit Feldeffekt-Halbleitern aufgebaut, während der Verstärker 32 als Schwellenwertdetektor ausgebildet ist.

Wenn man die Vorrichtung nach der Erfindung mit einer externen Stimulationsquelle verbinden will, werden die Schalter 16 und 28 auf ihre festen Kontakte 18 bzw. 30 gelegt. Leitung 19 erhält nun Stimulationsimpulse, während von einem nicht dargestellten Generator Rechteckimpulse an Leitung 31 angelegt werden. Der übrige Teil der Schaltung funktioniert in gleicher Weise wie oben beschrieben.

Das Zurückstellen des Integrators 10 auf Null erfolgt durch die Rückstellschaltung 26 vor dem Anlegen eines jeden Stimulationsimpulses. Die Rückstellschaltung 26, die von dem von der Schaltung 21 ausgehenden Signal gesteuert wird, schließt einen mit dem Integrationsverstärker 10 verbundenen Kondensator 10a kurz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stimulationseinrichtung für Lebewesen, mit einer Schaltungsanordnung zum Anlegen definierter S elektrischer Leistungssignale an das eine variable Last darstellende Lebewesen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analogmulitplikator (1) die Spannung des an die variable Last (2) angelegten Signals mit dem die Last durchfließenden Strom multipliziert und mit einer Regelschleife (6, 7, 8, 9) verbunden ist, die das Stimulationssignal auf den Wert eines von einem Referenzimpuls-Generator (5) erzeugten Referenzsignals einregelt, daß die Regelschleife über einen Komparator ={4) mit dem Referenzimpuls-Generator (5) und dem Multiplikator (1) verbunden ist, und daß das Ausgangssignal des Multiplikators (1) einem Integrator (10) und über diesen einer Ablesevorrichtung (12) für die Ausgangsenergie des Integrators zugeführt ist.

2. Stimulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzimpuls-Generator (5) einen mit einem Impulsformer (21) verbundenen Druckschalter (20) enthält, und daß der Ausgang des Impulsformers (21) mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe (22), die ihrerseits an einen Verstärker (23) angeschlossen ist, verbunden ist.

3. Stimulationseinrichtung nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen des Spannungseingangs des Analogmultiplikators (1) mit den Klemmen der variablen Last (2) verbunden sind, während die Klemmen des den Strom messenden Eingangs über einen Verstärker (13) mit den Klemmen eines Stromabnahmewiderstandes (3) verbunden sind, der mit der variablen Last (2) in Reihe geschaltet ist.

4. Stimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife einen Operationsverstärker (6) enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (7) und einem Kondensator (8) verbunden ist.

5. Stimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Multiplikators (1) über eine Torschaltung (27) mit dem Eingang des Integrators (10) verbunden ist, und daß ein Eingang der Torschaltung (27) mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe (22) des Referenzimpuls-Generators (5) über einen Schwellenwertverstärker (32) verbunden ist.

6. Stimulationseinrichlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Integrator (10) eine von den Impulsen des Referenzimpuls-Generator (5) gesteuerte Rückstellschaltung (26) geschaltet ist.

7. Stimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsleitungen (19, 31) zur externen Stimulation der variablen Last (2) jeweils über Schalter mit dem Komparator (14, 15) und dem Schwellenwertverstärker (32) verbunden sind.