DE2331680C3

DE2331680C3 - Stimulation device for living beings with a circuit arrangement for applying defined electrical power signals

Info

Publication number: DE2331680C3
Application number: DE19732331680
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Centre D'etudes Pour L'industrie Pharmaceutique, Toulouse (Frankreich)
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1977-06-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Stimulationseinrichtung für Lebewesen mit einer Schaltungsanordnung zum Anlegen definierter elektrischer Leistungssignale an das eine variable Last darstellende Lebewesen.The invention relates to a stimulation device for living beings with a circuit arrangement for applying defined electrical power signals to the living beings representing a variable load.

Eine derartige Schaltung kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Reaktion von Lebewesen auf angelegte Leistungssignale zu studieren.Such a circuit can be used, for example can be used to study the response of living things to applied power signals.

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.The object of the invention is to provide a stimulation device for living beings with a circuit arrangement specify with which pulses of defined power can be applied to a variable load.

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-Generator erzeugten Referenzsignals einregelt, daß die Regelsch]eife über einen Komparator mit dem Referenzimpuls-Generator und dem Multiplikator verbunden ist, und daß das Ausgangssignal des Multiplikators einem Integrator und über diesen einer Ablesevorrichtung für die Ausgangsenergie des Integrators zugeführt ist.To solve this problem, it is proposed that an analog multiplier be used to measure the voltage of the The signal applied to the variable load is multiplied by the current flowing through the load and a Control loop is connected, which regulates the stimulation signal to the value of a reference signal generated by a reference pulse generator that the Control loop is connected to the reference pulse generator and the multiplier via a comparator, and that the output signal of the multiplier is an integrator and via this a reading device for the output energy of the integrator is fed.

Weitere Einzelheiten und Merkmaie der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.Further details and features of the invention emerge from the following description of the figures.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in detail.

F i g. 1 zeigt das Schema einer Stimulationsschaltung nach der Erfindung, undF i g. 1 shows the scheme of a stimulation circuit according to the invention, and

F i g. 2 zeigt die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 in detaillierterer Form.F i g. 2 shows the circuit arrangement according to FIG. 1 in more detail.

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 Versuchstier gebildet wird.The in F i g. 1 shown device contains essentially a multiplier 1, which with the Clamping its voltage input to a variable load 2 connected to a test animal is formed.

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.Between the variable load 2 and ground there is a resistor 3, which is connected to the terminals of the current measuring input of the multiplier 1 is connected.

Der Ausgang des Multiplikators 1 ist an einen ersten Eingang eines Komp^ators 4 angeschlossen, dessen zweiter Einging mit einem Referenz-Generator 5 verbunden ist.The output of the multiplier 1 is connected to a first input of a Komp ^ ators 4, whose second input with a reference generator 5 connected is.

Der Ausgang von !Comparator 4 ist mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden, dessen Rückkopplungskreis einen Widerstand 7 und einen Kondensator S 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 U auch mit dem Eingang eines Integrators 10 verbunden. Dessen Ausgang ist an ein Meßgerät zur Anzeige der integrierten Energie angeschlossen.The output of! Comparator 4 is connected to the input of an amplifier, the feedback circuit of which contains a resistor 7 and a capacitor S in series. The output of the amplifier 6 is connected via a line 9 to the terminal of the variable load 2 facing away from the resistor 3. The output of the multiplier 1 is also connected to the input of an integrator 10 via a resistor U. Its output is connected to a measuring device to display the integrated energy.

Nach dem detaillierteren Schema der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 ist der Multiplikator ί über einen Stromverstärker 13 mit dem Widerstand 3 verbunden, der von dem Stimulationsstrom der variablen Last 2 durchflossen wird.According to the more detailed scheme of the circuit arrangement according to FIG. 2, the multiplier ί is connected via a current amplifier 13 to the resistor 3 through which the stimulation current of the variable load 2 flows.

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-Gererator 5 verbunden ist. Der feste Kontakt 17 des Umschalters 16 ist an den Referenzimpuis-Generator S angeschlossen, während der feste Kontakt i@ an eine externe Steuerieitung 19 der Vorrichtung angeschlossen istThe comparator 4 consists of two resistors 14 and 15, of which the resistor 14 is connected to the output of the multiplier 1, while the resistor 15 is connected to the reference pulse generator 5 via the movable contact of a changeover switch 16. The fixed contact 17 of the switch 16 is connected to the reference pulse generator S, while the fixed contact i @ is connected to an external control line 19 of the device

Der Referenzimpuis-Generator S enthält einen DruckknoplF-Steuerschalter 20, der mit den Eingangs-The reference pulse generator S contains a push button control switch 20, which is connected to the input

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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.clamp a pulse shaper 21 is connected. The pulse shaper 21 is used by the control switch 20 Correct signal irregularities caused by bouncing of the contacts.

Als Impulsformer 21 wird vorteilhafterweise eine J logische Schaltung verwandt. Diese Schaltung enthält zwei zu einer Kippschaltung verbundene Torschaltungen, so daß man an ihrem Ausgang ein Rechtecksignal erhält.A J logic circuit is advantageously used as the pulse shaper 21. This circuit includes two gate circuits connected to a flip-flop circuit, so that a square-wave signal is produced at its output receives.

Der Ausgang des Impulsformers 21 ist mit dem Eingang einer monos<abilen 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 einen? van. len Widerstand 22a einstellbar.The output of the pulse shaper 21 is connected to the input of a monos <abile multivibrator 22, and its input is connected to the input of a power amplifier 23, which is connected to a variable resistor 24 is adjustable. The monostable multivibrator 22 is a? van. len resistor 22a adjustable.

Zwischen dem Ausgang dt; rr-viostabilen Kippstufe 22 und dem Eingang des LcH'r^sverstärkers 23 ist eine Schaltung zur Amp. .Jenkaiibrierung angebracht. Diese besteht ai>' der Parallelschaltung einer Zenerdiode und eines * ansistors, wobei die Basis des Transistors von dem Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 22 angesteuert wird.Between the output dt; rr-viostabilen flip-flop 22 and the input of the LcH'r ^ s amplifier 23 is a circuit for Amp. .Jenkaiibrierung attached. This consists of the parallel connection of a Zener diode and an * ansistor, the base of the transistor being driven by the output signal of the monostable multivibrator 22.

Der Ausgang des Leistungsverstä.kers 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 Torschaltung 27 und einen variablen Widerstand 11 mit dem Eingang des Integrators 10 verbunden.The output of the power amplifier 23 is with the fixed contact 17 of switch 16 connected, and the output of the pulse shaper 21 is also via a Line 25 is connected to the input of a reset circuit 26 for the integrator 10. This bridged the integrator and resets it to zero if necessary. The multiplier 1 is via a gate circuit 27 and a variable resistor 11 with the input of the integrator 10 connected.

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 S 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.One input of the gate circuit 27 is connected to the movable contact of the switch 28, whose fixed contact 29 is connected to the output of the monostable multivibrator 22 of the generator S. while its other fixed contact 30 is connected to an external timing control circuit of the device is. Between the movable contact of the switch 28 and the gate circuit 27 is a Amplifier 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 5 an tier* der Anschlußstelle des Stromverstärkers 13 abgewandten Eingang des Multiplikators 1 angeschlossen.The connection point of the resistors 14, 15 of the comparator is with the input of the amplifier 6 connected, which works as an error amplifier. Its exit is via line 5 at tier * the connection point the input of the multiplier 1 facing away from the current amplifier 13 is connected.

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.The device also includes a number of switches and potentiometers, not shown, that it allow to set the nodes of the amplifiers. You can also use switches and resistors for protection provided against overvoltages at the input of the multiplier 1 and at the external inputs 19 and 31 being.

nie beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: The circuit arrangement never described works as follows:

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 des Schalters 28 an den festen Kontakt 29 gelegt wurde.After the variable load 2 is connected to the terminals of the multiplier 1, one is put on it Impulse after the movable contact of the switch 16 to the fixed contact 17 and that of the Switch 28 was placed on the fixed contact 29.

Den anfänglichen Stimulationsimpuls erhält man durch Schließen des Druckknopfschalters 20. Der so erzeugte Impuls wird von dem Impulsformer 21 geformt und der monostabiien Kippstufe22 sowie Ober Leitung 25 der Rückstellschaltung 2S des integrators IG zugeführt.The initial stimulation pulse is obtained by closing the push button switch 20. The so The generated pulse is shaped by the pulse shaper 21 and the monostable flip-flop 22 and overhead line 25 of the reset circuit 2S of the integrator IG fed.

Der Ausgang der monostsbilen Kippstufe 22, der anfangs den logischen Eins-Zustand eingenommen hatte, geht nun auf Null-Signal 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.The output of the monostable multivibrator 22, the had initially assumed the logical one state, now changes to the zero signal and the resultant one The generated pulse is fed to the amplifier 23 and via the switch 16, the resistor 15, the amplifier 6 and line 9 to load 2.

An den Klemmen der Last entsteht ein Potentialunterschied, der an den Multiplikator 1 angelegt wird, während der die Last 2 durchfließende Strom an dem Widerstand 3 eine Spannung erzeugt, die über den Operationsverstärker 13 dem Multiplikator 1 zugeführt wird.A potential difference arises at the terminals of the load, which is applied to the multiplier 1, while the load 2 flowing through the current at the resistor 3 generates a voltage that is across the Operational amplifier 13 is fed to the multiplier 1.

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.The output of the multiplier represents the power applied to the variable load 2 because it corresponds to the product of the voltage applied to load 2 and the current flowing through the load.

Die Amplitude dieses Signals 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.The amplitude of this signal corresponds to the power, while the integral over the amplitude during the pulse duration represents the energy emitted. In The shape of the load depends on whether the load 2 has capacitive or inductive properties Terminals picked up signal different.

Das Ausgangssigna! des Multiplikators 1 wird am Verbindungspunkt der V, «!erstände 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 -vird 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.The initial signa! of the multiplier 1 is obtained at the junction of the V, «! 14 and 15 with the from the generator 5 output reference signal compared. If these signals are the same, there is no Signal at the output of the amplifier 6. If the output signal of the multiplier 1 differs from differs from the reference signal, then the difference is amplified by the amplifier 6, whereby the voltage applied to the variable load 2 is corrected. It can be seen that in this way a regulation of the stimulation signal to the value of the reference signal generated by the generator 5 takes place.

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 Millijou'es oder in Microjoules, abgelesen werden kann.The integration of the output signal from multiplier 1 is carried out by the integrator 10 by adding a Provides direct current level that is easily displayed on the galvanometer 12, which is calibrated in energy levels, for example can be read in millijou'es or in microjoules.

Damit dab an den Integrator lü angelegte Signal genau demjenigen Signal entspricht, das von dem Multiplikator 1 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.This means that the signal applied to the integrator lü corresponds exactly to the signal that is output by the multiplier 1, is the input of the Integrator 10 is connected to the output of the multiplier only during the moment of measurement, d. H. during the transmission of a signal by the generator 5. This function is made possible by the Gate circuit 27 ensured, one input of which for this purpose via the circuit breaker 28 and the amplifier 32 is connected to the output of the monostable multivibrator 22.

Um über einen großen Spannungsbereich zu verfügen, ist die Torschaltung 27 mit Feldeffekt-Halbleitern aufgebaut, während der Verstärker 32 als Schwe'lenwertdetektor ausgebildet ist.In order to have a large voltage range, the gate circuit 27 is made with field effect semiconductors built up, while the amplifier 32 as a Schw'lenwertdetektor is trained.

Wenn man die Vorrichtung nach Her Erfindung mit einer externen ätimuiaiionsqueiie verbinden wi!!, werden die Schalter 16 und 28 auf ihre festen Kontakte 18 bzw. 30 gelegt. Leitung 19 erhält nun Stimulationsimpulsc, während von einem nicht dargestellton Generator Rechteckimpulse an Leitung 31 angelegt werden. Der übrige Teil der Schaltung funktioniert in gleicher Weise wie oben beschrieben.If you connect the device according to Her invention with an external ätimuiaiionsqueiie wi !!, the switches 16 and 28 are placed on their fixed contacts 18 and 30, respectively. Line 19 now receives stimulation pulses, while square-wave pulses are applied to line 31 from a generator (not shown). the the rest of the circuit works in the same way as described above.

Das Zurückstellen des Integrators 10 ai'f Null erfolgt durch die Rückstellschaltung 28 vor dem Anlegen eines jeden S'imulationsimpulses. Die Rückstellschaltung 26, die von dem von der Schaltung 2t ausgehenden Signal gesteuert wird, schließt einen mit dem Integrationsverstärker 10 verbundenen Kondensator 10a kurz.The resetting of the integrator 10 ai'f zero takes place by the reset circuit 28 prior to the application of a every simulation pulse. The reset circuit 26, which is controlled by the signal emanating from the circuit 2t, closes one with the integration amplifier 10 connected capacitor 10a short.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Stimulationseinrichtung für Lebewesen, mit einer Schaltungsanordnung zum Anlegen definierter 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 Regelschieife über einen Komparator (4) mit dem is 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.1. Stimulation device for living beings, with a circuit arrangement for creating defined electrical power signals to the living being representing a variable load, characterized in that an analog multiplier (1) the voltage of the signal applied to the variable load (2) with the current flowing through the load multiplied and connected to a control loop (6, 7, 8, 9), which the stimulation signal to the The value of a reference signal generated by a reference pulse generator (5) regulates that the control loop via a comparator (4) with the is Reference pulse generator (5) and the multiplier (1) is connected, and that the output signal of the multiplier (1) is fed to an integrator (10) and via this to a reading device (12) for the output energy of the integrator.

2. Stimulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadü ch 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.2. Stimulation device according to claim 1, characterized in that the reference pulse generator (5) has a pulse shaper (21) connected pressure switch (20) contains, and that the output of the pulse shaper (21) with the input a monostable multivibrator (22), which in turn is connected to an amplifier (23) is.

3. Stimulationseinrichtung nach Anspruch 1 oder3. Stimulation device according to claim 1 or

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen des Spannungseingangs des Analogmultiplikators (1) mit ein Klemmen der variablen Last (2) verbunden sind, während die Klemmen des den Strom messenden Eingangs Over ei tn Verstärker (13) mit den Klemmen eii.es ~>tromabnahmewiderstandes (3) 3s verbunden sind, der mit der variablen Last (2) in Reihe geschaltet ist.2, characterized in that the terminals of the voltage input of the analog multiplier (1) are connected to a terminal of the variable load (2), while the terminals of the current measuring input Over ei tn amplifier (13) with the terminals eii.es ~> current pick-up resistor (3) 3s are connected, which is connected in series with the variable load (2).

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.4. Stimulation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Control loop contains an operational amplifier (6), the output of which is connected to the input via a Series connection of a resistor (7) and a capacitor (8) is connected.

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 Schwellenwert verstärker (32) verbunden ist5. Stimulation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Output of the multiplier (1) via a gate circuit (27) with the input of the integrator (10) is connected, and that an input of the gate circuit (27) to the output of the monostable multivibrator (22) of the reference pulse generator (5) via a threshold amplifier (32) is connected

6. Stimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Integrator (!0) eine von den Impulsen des Referenzimpuls-Generator (5) gesteuerte Rückstellschaltung (26) geschaltet ist.6. Stimulation device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a reset circuit (26) controlled by the pulses from the reference pulse generator (5) is connected in parallel with the integrator (! 0).

7. Stimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsleitungen (19,31) zur externen Stimulation der variablen Last (2) jeweils Ober Schalter mit dem 6a Komparator (14, 13) und dem Schwellenwertverstärkei (32) verbunden sind.7. Stimulation device according to one of claims 1 to 6, characterized in that input lines (19, 31) for external stimulation of the variable load (2) are connected via switches to the 6a comparator (14, 13) and the threshold value amplifier (32) .