DE2507783A1

DE2507783A1 - PULSE GENERATOR FOR BIOELECTRIC DEVICES FOR THE APPLICATION OF ELECTRIC PULSES ON LIVING ORGANISMS

Info

Publication number: DE2507783A1
Application number: DE19752507783
Authority: DE
Inventors: Herbert Jahnke; Klaus Zoebisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-22
Filing date: 1975-02-22
Publication date: 1976-09-02
Also published as: CA1075319A; FR2301966A1; AU497286B2; GB1534757A; AU1134876A; SE7602070L; ZA761000B

Description

PATENTANWALT DiPLrING. C. O. BOECKERPATENT ADVOCATE DIPRING. C. O. BOECKER

6670 ST.IKG3ERT{SAAR), ENSHEIMERSTR.486670 ST.IKG3ERT {SAAR), ENSHEIMERSTR. 48

667 St. Ingbert, den JL 9. Febr. 1975 GR IX - Boe-jEB667 St. Ingbert, JL February 9, 1975 GR IX - Boe-jEB

Kurt GrauvogelKurt Grauvogel

6682 Ottweiler/ Saar6682 Ottweiler / Saar

Impulsgenerator für bioelektrische Einrichtungen zur Applikation von elektrischen Impulsen auf lebende OrganismenPulse generator for bioelectrical devices for the application of electrical impulses living organisms

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator für bioelektrische Einrichtungen zur Application von elektrischen Impulsen av.L lebende Organismen, z.B. für Eiektro-Kliroaanlagen sur Erzeugung von Verschiebeströmen im Körper oder für Impuistherapiegeräte zur Erzeugung eines Polarisationseffektes in der Haut, wobei die Impulse von zwei gegenüber dem Niveau des Ruhezustandes entgegengesetzt gerichteten Spannungsänderungen gebildet werden, von denen die eine zeitlich kürzer ist als die andere (z.B. Sägezahnimpulsform). Unter dem Niveau des Ruhezustandes ist sowohl ein Nullpotential als auch eine positive oder negative Vorspannung zu verstehen.The invention relates to a pulse generator for bioelectrical Equipment for the application of electrical impulses from living organisms, e.g. for electric air conditioning systems for generation of displacement currents in the body or for impulse therapy devices for generating a polarization effect in the skin, the impulses being formed by two voltage changes directed opposite to the level of the resting state one of which is shorter in time than the other (e.g. sawtooth pulse shape). Below the level of rest both a zero potential and a positive or negative bias voltage are to be understood.

Abgesehen von der überwiegend üblichen rechteckigen Impulsform bei bioelektrischen Einrichtungen, die letzten Endes alle als therapeutische-Geräte angesprochen werden können (US-PS 3.294.092)) hat die Sägezahnform von elektrischen Impulsen zwei verschiedenartige Spannungsänderungen, was deren Zeitdauer angeht. Die abfallende Impulsspannung bzw. der absteigende Ast der Impulsform verläuft nämlich gegenüber dem fast senkrecht aufsteigenden Ast etwas mehr geneigt. Diese Neigung ist. aber weniger gewollt, vielmehr ergibt sie sich ausApart from the predominantly usual rectangular pulse shape in bioelectrical devices, ultimately all of them can be addressed as therapeutic devices (US-PS 3,294,092)) has the sawtooth shape of electrical pulses two different types of voltage changes in terms of their duration. The falling pulse voltage or the falling one The branch of the pulse shape is a little more inclined compared to the almost vertically ascending branch. This tendency is. but less intentionally, rather it arises from

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Telefon! (06894) 14396, Wohnung 7124 · Konten:Postscheckamt Esren 101328-438, Gebr.Röchlins Bank St. Jn₃bert 20.013.490Phone! (06894) 14396, apartment 7124 · Accounts: Postscheckamt Esren 101328-438, Gebr.Röchlins Bank St. Jn ₃ bert 20.013.490

physikalischen Gründen, die den zur Erzeugung des Impulses dienenden elektronischen Elementen im Impulsgenerator eigen sind, z.B. aus der Hysteresis.physical reasons inherent in the electronic elements in the pulse generator used to generate the pulse are, e.g. from hysteresis.

Beim Gebrauch von Impulsstrom-Therapiegeräten, die im Gegensatz zur Elektro-Klimaanlage mit zwei Körperelektroden arbeiten und zwischen den Anwendungen ein Messen des Polarisationseffektes der Haut ermöglichen, hat man festgestellt, daß die angestrebte Wirkung der elektrischen Aufladung von Körperzellen auf der Meßstrecke, d.h. zwischen den beiden angelegten Elektroden, nicht optimal ist. Als Grund hierfür wurde erkannt, daß jede schroffe Spannungsänderung, die durch einen Impuls hervorgerufen wird, auch jeweils eine Ladungsänderung im Elektrolytsystem der Haut hervorruft. Da aber bei der bisher applizierten Impulsform zwei im wesentlichen relativ kurzzeitige, aber entgegengesetzt gerichtete Spannungsänderungen aufeinander folgen, treten in den Körperzellen ebenso kurzzeitig aufeinanderfolgende Ladungsänderungen mit umgekehrtem Vorzeichen ein. Die Wirkung der aufsteigenden Spannungsänderung eines Impulses wird also durch die Wirkung der relativ rasch abfallenden Spannungs- · änderung zum Teil aufgehoben. Hierdurch ist keine wirkungsvolle Polarisation möglich, die als Verringerung des Hautwiderstandes meßbar ist. Bei Elektro-Klimaanlagen ergibt sich analog, daß bei Anwendung eines Impulsfeldes mit der bisher üblichen Impulsform entgegengesetzt gerichtete Verschiebeströme im Organismus erzeugt werden, die sich in ihrer Wirkung gegeneinander aufheben.When using pulsed current therapy devices, which, in contrast to the electric air conditioning system, have two body electrodes work and enable the polarization effect of the skin to be measured between applications, it has been found that that the desired effect of the electrical charging of body cells on the measuring path, i.e. between the two applied electrodes, is not optimal. The reason for this was recognized that any abrupt change in voltage, the caused by an impulse, also causes a charge change in the electrolyte system of the skin. Since, however, in the pulse shape applied so far, two essentially relatively short-term, but oppositely directed If voltage changes follow one another, there are also briefly consecutive changes in charge with the opposite sign in the body cells. The effect of the the rising voltage change of a pulse is thus caused by the effect of the relatively rapidly falling voltage change partially canceled. As a result, no effective polarization is possible, which acts as a reduction in skin resistance is measurable. In the case of electric air-conditioning systems, it is analogous that when using a pulse field with the previously usual impulse form oppositely directed displacement currents are generated in the organism, which are different in their effect cancel against each other.

Von diesen Erkenntnissen ausgehend, wird gemäß der Erfindung ein Impulsgenerator für bioelektrische Therapiegeräte im weitesten Sinne vorgeschlagen, der sich durch eine Impulsform mit höchstens einer schroffen Spannungsänderung auszeichnet, wobei die entgegengesetzt gerichtete Spannungsänderung in dem Maße verzögert ist, daß die Ausbildung des entgegengesetzt gepolten Verschiebestromes unterbunden wird.Based on these findings, according to the invention, a pulse generator for bioelectrical therapy devices in proposed in the broadest sense, which is characterized by a pulse shape with at most one abrupt voltage change, wherein the oppositely directed voltage change is delayed to the extent that the formation of the opposite polarized displacement current is prevented.

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Diese entgegengesetzt gerichtete Spannungsänderung soll über eine Zeit andauern, die mindestens zehnmal so lang ist wie die Zeitdauer der schroffen Spannungsänderung.This oppositely directed voltage change should last for a time that is at least ten times as long like the duration of the abrupt change in voltage.

Durch die bewußte Verzögerung einer der beiden einem elektrischen Impuls zugeordneten Spannungsänferungen gemäß der Erfindung wird die verzögerte Spannungsänderung quasi neutralisiert, so daß im Organismus keine der Wirkung der schroffen Spannungsänderung entgegengesetzt gerichteten Wirkungen eintreten können. Dadurch, daß der Verschiebestrom stets nur in einer Richtung angestoßen wird, ergibt sich eine Art Schubeffekt im Organismus.By deliberately delaying one of the two voltage changes associated with an electrical pulse according to FIG Invention, the delayed change in voltage is quasi neutralized, so that none of the effects of the harsh in the organism Changes in voltage can occur in opposite directions. Because the displacement current is always is only pushed in one direction, there is a kind of thrust effect in the organism.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die ansteigende Impulsspannung zu verzögern und stattdessen den Spannungsabfall schroff auszubilden, wie auch die Impulsspannung zwischen den Spannungsänderungen eine zeitlang konstant gehalten werden kann. Das gleiche gilt für Impulse sowohl mit positiver als auch negativer Polarität bzw. Vorspannung .Of course, it is within the scope of the invention, the increasing To delay the pulse voltage and instead to form the voltage drop abruptly, as well as the pulse voltage can be kept constant for a while between the voltage changes. The same goes for impulses with both positive and negative polarity or bias.

Auf welche Weise eine der beiden Spannungsänderungen eines Impulses verzögert wird/ z.B. mittels einer RC-Schaltung, ist dem Fachmann bekannt und braucht nicht näher erläutert zu werden. In der Zeichnung ist die Erfindung anhand einer Gegenüberstellung von möglichen Impulsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen üblichen Rechteckimpuls mit zwei aufeinanderfolgenden schroffen Spannungsänderungen, die entgegengesetzt gerichtet sind. Der aufsteigende Ast a hat bei der Applikation auf einen lebenden Organismus die Wirkung, daß in den Körperzellen ein Ladungsimpuls b nach Fig. 2 bestimmter Polarität hervorgerufen wird. Was bisher nicht beachtet wurde, ist die Tatsache, daß die ebenso schroffe Spannungsänderung des abfallenden Astes c des Rechteckimpulses nach Fig. 1 ebenfalls im Organismus einen Ladungsimpuls d nach Fig. 2 erzeugt, der jedoc^ Cvm Ladungsimpuls b entgegenwirkt und dessen Wirkung aufhebt. Diese Erkenntnis gilt auch für die Sägezahn-Impülsform,solange nicht im Impulsgenerator schaltungsmäßigThe manner in which one of the two voltage changes of a pulse is delayed, for example by means of an RC circuit, is known to the person skilled in the art and does not need to be explained in more detail. In the drawing, the invention is explained in more detail with the aid of a comparison of possible pulse shapes. Fig. 1 shows a conventional square-wave pulse with two successive abrupt voltage changes which are directed in opposite directions. When applied to a living organism, the ascending branch a has the effect that a charge pulse b according to FIG. 2 of a certain polarity is produced in the body cells. What has not been observed, the fact that the equally abrupt voltage change of the downward portion c 1 of the square pulse of Fig. Also in the organism a charge pulse d of FIG. 2 generates the jedoc ^ Cvm charge pulse b counteracts and its effect cancels. This knowledge also applies to the sawtooth pulse form, as long as it is not in the pulse generator in terms of circuitry

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bewußt auf eine bestimmte Verlängerung der Zeitdauer des abfallenden Astes des Impulses Einfluß genommen wird. Fig. zeigt eine mögliche Impulsform gemäß der Erfindung mit nur einer schroffen Spannungsänderung/ im Beispiel hervorgerufen durch den steilen aufsteigenden Ast e. Die anschließende entgegengesetzt gerichtete Spannungsänderung ist gegenüber einer Sägezahnform deutlich verzögert und umfaßt eine Zeitdauer T, die mindestens zehnmal so lang ist wie die Zeitdauer des aufsteigenden Astes e des Impulses. Bei einer derartigen Impulsform reagieren die Körperzeilen <3es behandelten Organismus mit nur einem einzigen Ladungsimpuls f nach Fig. 4, dem im Rahmen einer Impulsfolge weitere Ladungsänderungen mit gleicher Polarität folgen.consciously to a certain extension of the duration of the falling branch of the impulse is influenced. Fig. Shows a possible pulse shape according to the invention with only a sharp change in voltage / in the example caused by the steep ascending branch e. The subsequent oppositely directed voltage change is clearly delayed compared to a sawtooth shape and comprises a period of time T, which is at least ten times as long as the duration of the ascending branch e of the pulse. With such a pulse shape, the body cells <3s the treated organism react with only a single charge pulse f according to FIG. 4, that in the context of a pulse train further changes in charge with the same polarity follow.

Während in Fig. 1 und 3 die Impulse als von einem Potential O des Ruhezustandes ausgehend dargestellt sind, zeigen Fig. 5 bis 7 Impulsformen, ausgehend von einer positiven oder negativen Vorspannung. Die Impulsformen nach Fig. 5 bis 7 zeigen gegenüber derjenigen nach Fig. 3 darüberhinaus die Abwandlung, daß die maximale Impulsspannung zwischen den beiden Spannungsänderungen für eine gewisse Zeitdauer kon-· stant gehalten wird. Diese Impulsformen stellen quasi erfindungsgemäße Abänderungen der Rechteckimpulse nach Fig. 1 dar.While in Fig. 1 and 3 the pulses are shown as starting from a potential O of the rest state, Fig. 5 to 7 waveforms based on positive or negative bias. The pulse shapes according to FIGS. 5 to 7 show over that of Fig. 3 also the modification that the maximum pulse voltage between the both voltage changes is kept constant for a certain period of time. These pulse shapes represent, as it were, according to the invention Modifications of the square-wave pulses according to FIG. 1 represent.

Bei einer negativen Vorspannung nach Fig. 6 hat auch die Impulsspannung vorzugsweise eine negative Polarität.In the case of a negative bias according to FIG. 6, the pulse voltage also preferably has a negative polarity.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung von Fig. 5 und stellt klar, daß es nicht darauf ankommt, welche der beiden Spannungsänderungen zeitlich die erste ist. In Fig. 7 beginnt der Impuls mit der verzögerten Spannungsänderung, wogegen die schroffe Spannungsänderung diejenige ist, mit der die maximale Impulsspannung auf das hier positive Niveau des Ruhezustandes zurückgeführt wird.FIG. 7 shows a modification of FIG. 5 and makes it clear that it does not matter which of the two voltage changes is the first over time. In FIG. 7, the pulse begins with the delayed voltage change, whereas the abrupt voltage change is the one with which the maximum pulse voltage is returned to the here positive level of the idle state.

- Patentansprüche 609836/0479 - Claims 609836/0479

Claims

PATENT Attorney DIPLHNG. C. O. BOECKER

8670 ST.INGBERT (SAAR), ENSHEIMERSTR. 48

6670 St. Ingbert, February 19, 1975 GR IX-Boe-Ih

Applicant: Kurt Grauvogel
6682 Ottweiler

PATENT CLAIMS

IlJ pulse generator for bioelectronic devices for application of electrical impulses on living organisms, e.g. for electric air conditioning systems to generate shift currents in the Body or for Irapulstherapiegerate to generate a polarization effect in the skin, the impulses of two being opposite to the level of retirement Voltage changes are formed, one of which is shorter in time than the other (e.g. sawtooth pulse shape), characterized by a pulse shape with at most a sharp change in voltage, the opposite Directed voltage change is delayed to the extent that the formation of the oppositely polarized displacement current is prevented will.

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the voltage change opposite to the abrupt voltage change lasts over a time which is at least ten times as long as the duration of the abrupt voltage change.

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"elefon: (06894) 14396, apartment 7124 · Accounts: Postscheckamt Fssen 101328-433, Gebr.Po-; ^s ir.g Ban !: Schaber? 20.013.490

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