DE2908365A1

DE2908365A1 - Diagnostic and therapeutic stimulating appts. for paralysed muscles - has pulse generating circuit with changeover switch, generating periodical pulse trains of opposite sign with DC zero compensation

Info

Publication number: DE2908365A1
Application number: DE19792908365
Authority: DE
Inventors: Karl-Fr Dr Ing Eichhorn
Original assignee: Datron-Electronic Pichl & Schulte KG; Pichl & Schulte Datron Elect
Current assignee: Datron Electronic GmbH
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-11
Anticipated expiration: 1999-03-04
Also published as: DE2908365C2

Abstract

The appts. is also used for generating controlled movements of disabled musles. It has several electrodes, applicable to the patient's skin, possibly over an intermediate layer of suitable substance. The electrodes are supplied by a circuit generating suitable pulses of stimulating current. The circuit has a change-over switch (5) of such an arrangement that, after a preset train of unipolar stimulating pulses and a preset interval a train of identically long stimulating pulses can be generated, however, with opposite sign. The arrangement is such that the d.c. mean value of the stimulating pulses, supplied to the patient, is compensated to zero. Pref. after each stimulating pulse of a given polarity, a pulse of opposite polarity follows after adjustable interval with current-time compensation. These ambipolar stimulating pulses may be modulated with a medium frequency carried signal by multiplication in such a manner that alternating pulse blocks, corresponding to the ambipolar wave form are generated.

Description

Reizstromgerät bei schlafen LähmungenStimulation current device for sleep paralysis

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Reizstromgerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Der Nutzen und die Anwendung der sogenannten Reizstromtherapie bei der Behandlung von schlaffen Lähmungen sind seit längerer Zeit bekannt und unumstritten. Eine Muskelzelle als Teil eines allgemeinen Muskelsystems reagiert auf einen elektrischen Reiz wie ein Neuron, nämlich durch eine sprunghafte Potentialverschiebung zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren durch vorübergehende Permeabilitätsänderung. Dabei ist die physiologische Erregung von Muskelzellen, die zu einer Kontraktion führt, impulsförmig, und die Zelle reagiert nach dem Alles- oder Nichts-Gesetz, etwa wie eine elektrische Kippstufe. Üblicherweise geht ein solcher elektrischer Reiz einer Muskelfaser von einer Nervenfaser aus, an deren motorischer Endplatte der Übergang auf die Muskelfaser stattfindet. Der erregte Faserabschnitt reagiert in der Reihenfolge Reiz, Depolarisation, Repolarisation und gleichzeitig mechanische Kontraktion. Die Repolarisation ist nach etwa 20 ms erreicht. Die Kontraktion erreicht ihren Höhepunkt jedoch erst, wenn der elektrische Zyklus bereits beendet ist und dauert etwa 10 Mal länger als dieser. Ein Muskelfaserabschnitt ist also bereits wieder erregbar, wenn er noch kontrahiert ist. Folgen Reizimpulse in kurzen Abständen, so bleibt der Kontraktionszustand deshalb bestehen, es ergibt sich der sogenannte Tetanus. Die hierfür erforderliche Mindestfrequenz ist nach Muskelart verschieden. Sie liegt im Mittel bei 50 Hz.PRIOR ART The invention is based on a stimulation current device according to the genre of the main claim. The benefits and application of the so-called Stimulation current therapy in the treatment of flaccid paralysis has been around for a long time Time known and undisputed. A muscle cell as part of a general muscle system reacts to an electrical stimulus like a neuron, namely through an erratic one Shift in potential between the cell interior and the cell exterior due to temporary Change in permeability. The physiological excitation of muscle cells is which leads to a contraction, impulsively, and the cell reacts according to the or the law of nothing, like an electric multivibrator. Usually comes in such electrical stimulation of a muscle fiber from a nerve fiber, to other motor endplate the transition to the muscle fiber takes place. The excited Fiber section reacts in the order stimulus, depolarization, Repolarization and mechanical contraction at the same time. The repolarization is reached after about 20 ms. However, the contraction only reaches its climax when when the electrical cycle has already ended and lasts about 10 times longer than this. A section of muscle fiber is excitable again if it is still is contracted. If stimulation impulses follow at short intervals, the state of contraction remains therefore exist, it results in the so-called tetanus. The necessary The minimum frequency varies according to the type of muscle. It is 50 Hz on average.

Eine Einzelauslösung oder Kontraktion wird als Zuckung bezeichnet; durch Überlagerung von Reizen entsteht der Tetanus, wobei alle willkürlichen Verkürzungen von Skelettmuskeln beispielsweise tetanisch sind.A single release or contraction is called a jerk; by superimposing stimuli, the tetanus arises, with all arbitrary foreshortening of skeletal muscles, for example, are tetanic.

Bei nervengeschädigten Patienten bedient man sich einer künstlichen elektrischen Stimulation, wobei eine solche Reizstromtherapie sowie -diagnostik auf der Tatsache aufbaut, daß eine Depolarisation von Nerven- und Muskelzellen durch extern applizierte elektrische Energie herbeigeführt werden kann.An artificial one is used for nerve-damaged patients electrical stimulation, such electrical stimulation therapy and diagnostics builds on the fact that nerve and muscle cells are depolarized externally applied electrical energy can be brought about.

Die Depolarisation einer Zelle tritt ein, wenn das Potential über der Zellmembran der zu entladenden Zelle kurzzeitig gesenkt wird; diese Potentialsenkung kann durch einen Spannungsabfall erreicht werden, den ein Strom bei hinreichender örtlicher Stromdichte über der Membran erzeugt. Damit ein Strom gegebener Stromstärke für eine Depolarisation einer Zellmembran ausreicht, ist eine bestimmte Reizdauer erforderlich, die man als Nutzzeit bezeichnet.The depolarization of a cell occurs when the potential is over the cell membrane of the cell to be discharged is briefly lowered; this potential reduction can be achieved by a voltage drop, a current with sufficient local current density generated across the membrane. So that a current of given amperage A certain stimulus duration is sufficient for a depolarization of a cell membrane required, which is called the useful time.

Eine Reizstromtherapie kann eine Gleichstrombehandlung (Galvanisation) sowie eine Impulsbehandlung umfassen, die auch der Behandlung total denervierter Muskulatur dient, wie dies bei schlaffen Lähmungen der Fall ist. Hierbei geschieht die Reizung des Muskels direkt, wobei die gelähmten Muskeln durch Viereck Dreieck-oder Exponentialimpulse selektiv ansprechbar sind. Einen Überblick über die bekannten Maßnahmen bei der Reizstromdiagnostik und -therapie lassen sich beispielsweise entnehmen dem Kompendium Elektomedizin" von J.Patzold, Abschnitt Reizstromdiagnostik und -therapie, Seiten 137 - 150, Siemens AG., 1976.A stimulation current therapy can be a direct current treatment (galvanization) as well as a pulse treatment that also include treating totally denervated Muscles are used, as is the case with flaccid paralysis. Here, the muscle is stimulated directly, whereby the paralyzed muscles come through Square triangle or exponential pulses are selectively addressable. An overview The known measures in stimulation current diagnosis and therapy can be used For example, see the compendium Electomedicine "by J.Patzold, section Stimulation current diagnosis and therapy, pages 137-150, Siemens AG., 1976.

Bemerkenswert ist, daß bei sämtlichen bisher bekannten Reizströmen, auch solcher impulsartiger Form diese grundsätzlich jeweils von einer Null-Linie aus ansteigend verlaufen, woraufhin dann die Kurvenform des Impulses wieder zur Null-Linie zurückkehrt. Die folgenden Impulse schließen sich mit vorgegebenen Pausen zwischen ihnen an und verlaufen sämtlich in der gleichen Richtung, sind also unipolar.It is noteworthy that with all previously known stimulation currents, even such a pulse-like form these basically each start from a zero line from increasing, whereupon the waveform of the pulse goes back to Zero line returns. The following impulses close with predetermined pauses between them and all run in the same direction, so they are unipolar.

Auf dem Gebiet der Stimulation peripherer schlaffer Lähmungen mit elektrischen Impulsen, das auch die vorliegende Erfindung betrifft, sind die Muskeln denerviert, und das zweite periphere Neuron ist beschädigt. Bei der üblichen Therapie solcher Lähmungen werden Reizströme in Exponentialkurvenform mit langen Nutz- und Pausenzeiten verwendet, wodurch eine selektive Reizung gelähmter Muskelpartien möglich ist. Allerdings führt diese Reizung während der Therapie zur Ermüdung des behandelten Muskels und kann, auf lange Sicht gesehen, eine Atrophie, also eine Degeneration des Muskels zu Bindegewebe, keinesfalls verhindern, außerdem sind tetanische Reizungen, die auf der Grundlage der bisher bekannten Behandlungsverfahren, Geräte und Impulsformen, die zu Dauerkontraktionen führen, mit erträglichen Stromformen nicht möglich. So stellt beispielsweise V.Klare in der Veröffentlichung "Grundlage und Ergebnisse der Niederfreyuenztherapie auf S. 246 fest, daß nur ein Muskel, dessen zweites peripheres Neuron ungeschädigt ist, mit erträglichen Stromdosen tetanisiert werden kann, während der peripher gelähmte Muskel eine wesentlich verschlechterte, u.U. eine praktisch aufgehobene Tetanisierbarkeit zeigt.In the field of stimulation of peripheral flaccid paralysis with electrical impulses to which the present invention relates are muscles denervated, and the second peripheral neuron is damaged. With the usual therapy Such paralyzes are stimulation currents in exponential curve form with long useful and Break times are used, which enables selective stimulation of paralyzed muscle areas is. However, this irritation leads to fatigue during therapy Muscle and can, in the long term, atrophy, i.e. degeneration of the muscle to connective tissue, do not prevent it under any circumstances, tetanic irritations are also which are based on the previously known treatment methods, devices and pulse shapes, which lead to permanent contractions, not possible with tolerable current forms. So provides for example V.Klare in the publication "Basis and Results der Niederfreyuenztherapie on p. 246 states that only one muscle, its second peripheral Neuron is undamaged, Tetanized with tolerable current doses can become, while the peripherally paralyzed muscle significantly worsened, possibly shows a practically eliminated tetanizability.

Ein solcher Muskel ist vollkommen ungeeignet für die Therapie mit tetanisierenden Stromformen.Such a muscle is completely unsuitable for therapy with tetanizing current forms.

Besonders problematisch ist der Stromeintritt in den Körper, der wegen der notwendigen niedrigen Frequenzen und der vergleichsweise hohen Gleichstromanteile nur über die Poren der Schweißdrüsen geschieht und wegen der Querschnittsverengung zu hohen Stromdichten führt. Eine weitere Belastung der Haut erfolgt durch den Übergang des Stroms von einem Leiter erster Klasse (aufgelegte Elektroden) auf einen Leiter zweiter Klasse (feuchte Haut). An den Phasengrenzen entstehen Säure- bzw. Basenreste, die die Haut angreifen.The entry of electricity into the body is particularly problematic because of the necessary low frequencies and the comparatively high DC components happens only through the pores of the sweat glands and because of the narrowing of the cross-section leads to high current densities. The transition causes further stress on the skin of the current from a first class conductor (applied electrodes) to a conductor second class (damp skin). Acid or base residues arise at the phase boundaries, that attack the skin.

Zur Abhilfe verwendet man dicke Schwämme, die zwischen den Elektroden und die Haut gelegt werden und die in der Lage sind, für einige Zeit die Säuren und Basen aufzufangen (zu puffern). Allerdings müssen wegen dieser Schwämme die Reizstromgeräte hohe Ausgangsspannungen (Größenbereich ca. 200 V) liefern. Dies verlangt besondere Vorsicht vom Bedienungspersonal; beispielsweise dürfen die Elektroden nicht abgenommen werden, ohne den Strom vorher auf Null zu regeln.To remedy this, use thick sponges between the electrodes and the skin are laid and which are able to hold the acids for some time and to collect (buffer) bases. However, because of these sponges, the Stimulation current devices deliver high output voltages (size range approx. 200 V). this requires particular caution from the operating personnel; for example, the electrodes may cannot be removed without first regulating the current to zero.

Es ist in diesem Zusammenhang zur Verringerung der Hautbelastung auch bekannt, nach dem Verfahren der Interferenzströme nach Nemec (siehe Zeitschrift "Der deutsche Badebetrieb", 61.Jahrgang, Aufsatz vonNemec "Reizstrom;Reizstrom", Seite 171 bis 174) zu arbeiten. Bei diesen Verfahren werden zwei normale, unbeeinflußte Mittelfrequenzströme, beispielsweise im Schwingungsbereich zwischen 4 - 5 000 Hz, jedoch geringfügig unterschiedlicher Frequenz, kapazitiv über die Haut in den Körper gebracht. Bei Frequenzen von ca. 4 kHz ist der Hautwiderstand und damit die Hautbelastung vergleichsweise gering. Außerdem entfallen sonst zu Verätzungen führende Gleichglieder vollständig. Das Einbringen der beiden Mittelfrequenzströme unterschiedlicher Frequenz erfolgt mit Hilfe von vier Elektroden, wobei sich im Körper selbst ein Überlagerungsgebiet bildet, in dem die Ströme wegen der nichtlinearen u/i-Kennlinien der Zellmembranen der Muskeln in verschiedene Frequenzbereiche, insbesondere in den biologisch wirksamen Bereich zwischen 0 Hz und 100 Hz aufgespalten werden. Auf Seite 173, 5.ems., der genannten Literaturstelle stellt jedoch der Verfasser selbst fest, daß das Interferenzstromverfahren gegenüber peripheren, schlaffen Lähmungen keine Indikation darstellt, wenn beispielsweise angestrebt wird, denervierte Muskeln elektrogymnastisch zu aktivieren. Diese Maßnahmen sind eindeutig eine Domäne der Elektroreiztherapie unter Verwendung progressiver Stromeinflüsse, also mittels Exponentialstrom oder Dreieckimpulsen.Nachteilig ist außerdem, daß nur Gleichanteile einer Polarität an den Membranen entstehen.It is used in this context to reduce skin stress as well known, according to the method of interference currents according to Nemec (see magazine "Der deutsche Badebetrieb", 61st year, article by Nemec "Stimulation current; stimulation current", Pages 171 to 174) to work. In these procedures two normal, unaffected Medium frequency currents, for example in the oscillation range between 4 - 5,000 Hz, but slightly different frequency, capacitive over the Skin brought into the body. The skin resistance is at frequencies of approx. 4 kHz and thus the skin stress is comparatively low. Otherwise, there are also no Corals leading to chemical burns completely. The introduction of the two medium-frequency currents different frequency takes place with the help of four electrodes, whereby im Body itself forms a superposition area in which the currents because of the nonlinear u / i characteristics of the cell membranes of the muscles in different frequency ranges, in particular split into the biologically effective range between 0 Hz and 100 Hz. On page 173, 5.ems., Of the cited reference, however, the author states himself found that the interference current method against peripheral, flaccid paralysis is not an indication if, for example, the aim is to have denervated muscles to activate electro-gymnastics. These measures are clearly a domain of the Electrical stimulation therapy using progressive current influences, i.e. by means of exponential current or triangular pulses. Another disadvantage is that only DC components of one polarity arise on the membranes.

Von besonderer Problematik ist auf jeden Fall bei der elektrischen Stimulation von peripheren schlaffen Lähmungen, und dies sei hier wiederholt, die starke Hautbelastung sowohl auf Grund der sich bildenden Säuren und Basen als auch infolge der notwendigerweise zu verwendenden hohen Stromdichten, so daß eine tetanisierende Behandlung solcher schlaffer Lähmungen, abgesehen von den physiologischen Gegebenheiten, die eine weitere Atrophie nicht verhindern können, auch auf Grund der erheblichen Schmerzbelastung des Patienten unmöglich ist, eine Schmerzbelastung im übrigen, die auch jede Möglichkeit einer kostengünstigen und wünschenswerterweise sehr häufigen Heim behandlung ausschließt.There is definitely a particular problem with the electrical one Stimulation of peripheral flaccid paralysis, and this is repeated here that strong skin stress due to the acids and bases that are formed as well as a result of the high current densities that must necessarily be used, so that a tetanizing Treatment of such flaccid paralysis, apart from the physiological conditions, which cannot prevent further atrophy, also on reason the considerable pain burden of the patient is impossible, a pain burden Incidentally, which is also every possibility of an inexpensive and desirable very frequent home treatment.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei der elektrischen Stimulation von peripheren schlaffen Lähmungen die Nachteile der bekannten Behandlungsformen und -geräte zu beseitigen und einerseits die Hautbelastung zu beseitigen, andererseits eine intensive Behandlung der Muskelpartien zu ermöglichen, eine Behandlung, die auch langdauernde Tetanisierungen ermöglicht, ohne daß es zu auffälligen Ermüdungserscheinungen im Muskel selbst kommt.The present invention has the object in the electrical Stimulation of peripheral flaccid paralysis the disadvantages of the known forms of treatment and devices and on the one hand to eliminate the skin stress, on the other hand to allow an intensive treatment of the muscle parts, a treatment that also allows long-term tetanization without causing noticeable signs of fatigue comes in the muscle itself.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Reizstromgerät mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Geräten den Vorteil, daß sich auf Grund der neuen impulsartigen Stromformen, deren Gleichstrommittelwert zu Null kompensiert ist, die Hautreizungen wesentlich verringern, gegebenenfalls vollständig beseitigen lassen; außerdem ist es möglich, lange Reizzeiten zu vermeiden. Die Erfindung ermöglicht tetanische Kontraktionen bei peripher gelähmter, denervierter Muskulatur, ohne daß es zu nennenswerten Ermüdungserscheinungen kommt.Advantages of the Invention The electrical stimulation device according to the invention with the The characterizing feature of the main claim has the known devices The advantage is that due to the new pulse-like current forms, their DC mean value is compensated to zero, which will significantly reduce skin irritation, if necessary have it completely eliminated; it is also possible to avoid long stimulation times. The invention enables tetanic contractions in the peripherally paralyzed, denervated Musculature without causing any noticeable signs of fatigue.

Von besonderem Vorteil ist auch, daß wegen der speziellen Stromformen und der hieraus resultierenden, geringen oder praktisch nicht mehr vorhandenen Hautbelastung die üblichen Schwammunterlagen zwischen Elektroden und Haut nicht mehr erforderlich sind, es genügt beispielsweise eine einlagige Stoffunterlage. Dies ermöglicht wiederum das Arbeiten mit wesentlich gesenkten Ausgangsspannungen bei vergleichbaren Therapieergebnissen. So liegt beispielsweise die Spannungsversorgung von nach der Erfindung aufgebauter Geräte zwischen + 15 V und + 30 V, so daß der Aufbau eines erfindungsgemäßen Reizstromgerätes mit preiswerten Standardbausteinen der Elektronik durchgeführt werden kann.It is also of particular advantage that because of the special current forms and the resulting, low or practically nonexistent skin stress the usual sponge pads between electrodes and skin are no longer required a single layer of fabric is sufficient, for example. This in turn enables working with significantly reduced output voltages with comparable Therapy results. For example, the power supply is from to Invention built devices between + 15 V and + 30 V, so that the construction of a Stimulation current device according to the invention with inexpensive standard electronic components can be carried out.

Bei einem Kind mit peripheren schlaffen Lähmungen und denervierter Muskulatur wurde bei regelmäßiger Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Reizstromgerät sogar ein verbessertes Knochen- und Muskelwachstum festgestellt, Ergebnisse, die von der Fachwelt bisher bei solchen Formen der Erkrankung für nicht realisierbar gehalten worden sind.In a child with peripheral flaccid paralysis and denervated Muscles became with regular treatment with the stimulation current device according to the invention even found improved bone and muscle growth, results that so far not feasible by experts in such forms of the disease have been held.

Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß sich die erfindungsgemäßen, ambipolaren Reizströme mit der, allerdings in wesentlichen Bereichen modifizierten Kreuzstrommethode (Interferenzströme) über die Haut in den Körper bringen lassen, so daß wegen der dann überwiegenden kapazitiven Einkopplung Hautreizungen völlig vermieden werden können.There is a particularly advantageous further development of the invention in that the ambipolar stimulation currents according to the invention with the, however modified cross-current method (interference currents) in essential areas let the skin bring into the body, so that because of the then predominant capacitive Coupling skin irritation can be completely avoided.

Ähnliche Ergebnisse lassen sich bezüglich der Hautbelastung erzielen, wenn man den ambipolaren Strom mit ein- oder doppelweggleichgerichteten Mitellfrequenzströmen oder Rechteckimpulsen im Bereich zwischen 500 Hz bis 10 kHz, vorzugsweise zwischen 4 bis 5 kHz moduliert.Similar results can be achieved with regard to skin stress, if one uses the ambipolar current with one-way or two-way rectified mid-frequency currents or square pulses in the range between 500 Hz to 10 kHz, preferably between 4 to 5 kHz modulated.

Ein besonderes Anwendungsgebiet findet die vorliegende Erfindung bei Einfachgeräten, die, nicht zuletzt wegen ihrer Kostengünstigkeit und kompakter Abmessungen, eine Therapie zuhause ermöglichen.The present invention has a particular field of application Simple devices that, not least because of their cost-effectiveness and compact dimensions, enable therapy at home.

Da es möglich ist, ein erfindungsgemäßes Reizstromgerät mehrkanalig auszubilden bzw. mehrere solcher Geräte miteinander zu verschalten oder über bestimmte Koppelglieder lediglich Endstufen mit den auf der Erfindung beruhenden neuen Stromformen anzusteuern, ist es auch möglich, komplexe Bewegungsabläufe durch Steuerung oder Regelung zu bewirken, oder ahnichen Rechnereinheiten.Since it is possible to use a stimulation current device according to the invention with multiple channels train or several such devices together interconnect or via certain coupling elements only output stages with the on the invention To control new forms of current based on, it is also possible to create complex motion sequences to effect by control or regulation, or similar computer units.

beispielsweise mit Einsatz eines Mikroprozessor#. Das bedeutet, daß sich für den Behinderten durch den Einsatz der Erfindung nicht nur die Möglichkeit bietet, der Atrophie entgegenzuwirken und die Muskulatur zu erhalten und zu verbessern sowie später gegebenenfalls die Beweglichkeit zu verbessern, sondern auch die Durchblutung zu steigern. Von besonderer Bedeutung ist im Zusammenhang mit der Steuerung und Regelung von ganzen Bewegungsabläufen und dem Einsatz von Mikroprozessoren auch eine zeitmultiplexe Reizung von Patienten, wobei man über geeignete Ruckmeidungen an dem Mikroprozessor koordinierte Bewegungen erzielen kann. Daher eignet sich die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise zum Einsatz bei der Orthesenentwicklung, wodurch sich die Beweglichkeit von Patienten entscheidend verbessern läßt. Der Einsatz und die Schaffung von Orthesen bei peripheren schlaffen Lähmungen, die auf denervierte Muskulaturbereiche zurückzuführen sind, waren bisher für undenkbar gehalten worden, allein schon deshalb, weil alle bisherigen Entwicklungen und Maßnahmen noch nicht einmal eine Eignung aufwiesen, um auf lange Sicht die Muskelatrophie und eine tetanische Reizung, also eine Dauerkontraktion, zu erzielen. Koordinierte Bewegungsabläufe erfordern aber notwendigerweise tetanische Reizungen, die bei schlaffen Lähmungen wegen der unerträglichen Strombelastung, wegen der Säuren-und Basenbildung im Grenzschichtbereich zwischen Elektrode und Haut und wegen der sehr schnellen auf gewebephysiologische Ursachen (vermutlich Ionenpotentialverschiebungen) zurückzuführenden Ermüdungen, nicht möglich waren. Bisher verringerte sich die sich durch Zuckungen manifestierende Reaktion auf Reizstromimpulse nach einigen Impulsen rasch auf Null, d.h.for example with the use of a microprocessor #. That means, that for the handicapped by the use of the invention not only the possibility offers to counteract the atrophy and to maintain and improve the muscles and later, if necessary, to improve mobility, but also blood circulation to increase. Is of particular importance in connection with the control and Regulation of entire motion sequences and the use of microprocessors as well a time-multiplexed irritation of the patient, whereby one has to avoid suitable jerks can achieve coordinated movements on the microprocessor. Therefore, the Invention in a particularly advantageous manner for use in the development of orthotics, whereby the mobility of patients can be improved decisively. The use and the creation of orthotics for peripheral flaccid paralysis that is denervated Muscle areas were previously considered unthinkable, If only because all previous developments and measures have not yet been implemented once demonstrated a suitability for the long-term muscular atrophy and a tetanic To achieve irritation, i.e. a permanent contraction. Coordinated movement sequences but necessarily require tetanic irritation, which is the case with flaccid paralysis because of the unbearable current load, because of the formation of acids and bases in the boundary layer area between electrode and skin and because of the very rapid on tissue physiological Causes (presumably shifts in the ion potential) of fatigue, were not possible. So far, the twitching manifestation has decreased Reaction to stimulation current impulses quickly to zero after a few impulses, i.e.

die Muskelzelle sprach nicht mehr an.the muscle cell no longer responded.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung eines Reizstromgerätes möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the invention specified in the main claim Stimulation current device possible.

Besonders vorteilhaft ist das Einbringen von ambipolaren Gleichstrom-Kurvenformen mit Hilfe von Mittelfrequenzströmen (nach dem Interferenz-Verfahren), wobei mindestens einer der Mittelfreciuenzströme mit dem ambipolaren Gleichstrom amplituden-, frequenz- oder phasenmoduliert ist. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung vorliegender Erfindung erfährt schließlich auch der zweite Träger der nach dem Interferenz-Verfahren fließenden Kreuzströme eine Vorzeichen-Umschaltung, indem vorzugsweise jeweils bei Änderung der Polarität des modulierenden, ambipolaren Signals für den ersten Träger im zweiten Träger ein Phasensprung um 1800 bewirkt wird, was im Endeffekt dazu führt, daß sich eine Vorzeichenumschaltung bei den Gleichanteilen ergibt, die sich, hier aufgrund körpereigener Gegebenheiten, nämlich dem nichtlinearen Verhalten der Muskelzellmembranen, als Modulationsprodukte ergeben.The introduction of ambipolar direct current waveforms is particularly advantageous with the help of medium-frequency currents (according to the interference method), with at least one of the medium frequency currents with the ambipolar direct current amplitude, frequency or is phase modulated. In a particularly advantageous further development of the present Finally, the second carrier also experiences the invention using the interference method flowing cross currents a sign changeover, preferably in each case Change the polarity of the modulating, ambipolar signal for the first carrier a phase jump around 1800 is caused in the second carrier, which ultimately leads to that there is a change in sign for the equal components, which, here due to the body's own conditions, namely the non-linear behavior of the muscle cell membranes, as modulation products.

zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in aer nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Blockbilddarstellung eines Reizstromgerätes, welches mit zwei Elektroden und ambipolarem Strom arbeitet und mit welchem sich eine Vielfalt unterschiedlicher Reizströme erzeugen lassen, Fig. 2 eine Ausführungsform eines Reizstromgerätes, welches mit vier Elektroden und Interferenzströmen arbeitet, Fig. 3 eine letzte Ausführungsform eines kombinierten Reizstromgerätes für alle Anwendungszwecke, die Fig. 4a - 4g zeigen Kurvenverläufe von Reizströmen, auch solchen, die auf Modulationsverfahren beruhen.Drawing Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. Show it: Fig. 1 is a simplified block diagram of a stimulation current device, which with two electrodes and ambipolar current works and with which a variety different stimulation currents can be generated, FIG. 2 shows an embodiment of a Stimulation current device, which works with four electrodes and interference currents, Fig. 3 a final embodiment of a combined electrical stimulation device for all purposes, FIGS. 4a-4g show curves of stimulus currents, including those based on modulation methods are based.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der bisher bekannten elektrischen Stimulation von peripheren, schlaffen Lähmungen, bei der mit Strbmimpulsen in Exponentialform gearbeitet wird, die mit längeren Pausen zwischen einzelnen Impulsen im Sekundenbereich liegen, eine dermaßen starke Ionenkonzentrationsverschiebung an den interessierten Muskelmembranen bewirkt wird, daß der Reiz nach einigen wenigen Wiederholungen nicht mehr wirkt. Dies ist offensichtlich der Grund, warum es sehr schnell zur Ermüdung des behandelten Muskels kommt, unabhängig von den unangenehmen und unerträglichen Hautreizungen durch Säuren oder Basen sowie hohenStromdichten.Die Erfindung beseitigt diese Nachteile mit einem Schlag, insbesondere die nachteilige Ionenkonzentrationsverschiebung, wobei zwar einerseits die zur Reizung erforderlichen Gleichstrommittelwerte eingebracht werden, dennoch aber weder das Hautgewebe noch der interessierte Muskelbereich Polarisationseinwirkungen unterworfen wird.Description of the exemplary embodiments The invention is based on Realization that with the previously known electrical stimulation of peripheral, flaccid paralysis in which one works with exponential currents, which are in the seconds range with longer pauses between individual impulses, one such a strong ion concentration shift on the interested muscle membranes the effect is that the stimulus no longer works after a few repetitions. This is obviously the reason why the treated fatigue develops very quickly Muscle comes regardless of the unpleasant and unbearable skin irritation by acids or bases as well as high current densities. The invention overcomes these disadvantages in one fell swoop, especially the disadvantageous ion concentration shift, while on the one hand the DC mean values required for stimulation are introduced but neither the skin tissue nor the muscle area of interest have polarization effects is subjected.

Der erfindungsgemäß zur Einwirkung gebrachte Reizstrom ist ambipolarer Natur, d.h. die über Elektroden, und zwar zunächst nur über zwei Elektroden, dem Behinderten zugefügten Reizimpulse ändern, vorzugsweise regelmäßig, ihre Richtung, so daß sich im Mittel eine Kompensation der Gleichstromeinwirkung zu Null erzielen läßt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß es weder zu Ionenkonzentrationsverschiebunqen an den skelzellmembranen kommt (die Ionenkonzentrationen an den rluske membranen werden also im Mittel nicht verändert), so daß Ermüdungserscheinungen praktisch nicht auftreten, noch zu den nachteiligen Hauteinwirkungen, insbesondere nicht zu der Bildung von Säuren oder Basen. Dies ist auch der Grund, warum bei dem erfindungsgemäßen Reizstromqerät auf das Zwischenlegen von Schwämmen verzichtet werden kann, so daß mit wesentlich geringeren Spannungen gearbeitet werden kann, auch dies ein Grund für die nur sehr geringe Hautbelastung.The stimulation current applied according to the invention is more ambipolar Nature, i.e. the one via electrodes, initially only via two electrodes, the Stimulation impulses inflicted on disabled persons change, preferably regularly, their direction, so that a compensation of the direct current effect to zero can be achieved on average leaves. In other words, this means that there are no ion concentration shifts on the skeletal membranes (the ion concentrations on the rluske membranes are therefore not changed on average), so that signs of fatigue are practical does not occur, nor to the adverse skin effects, especially not to the formation of acids or bases. This is also the reason why in the case of the invention Stimulation current device can be dispensed with the interposition of sponges, so that It is possible to work with much lower voltages, which is another reason for the very low skin stress.

Zunächst wird anhand der Fig. 1 eine erste einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reizstromgeräts im Aufbau kurz besprochen. Die Grundform des nach erfindungsgemäßen Maßnahmen verwendeten ambipolaren Impulsstroms für die elektrische Reizung und Stimulation von Muskeln ist in Fig. 1 bei A dargestellt, und zwar in Form von aufeinanderfolgenden Rechteck- oder Dreieckimpulsen (gestrichelter Verlauf) entgegengesetzter Polarität oder impulsen sonstiger beliebiger Form, auch solche bekannter Exponentialform, zwischen denen sich eine Pause befindet. Die Erzeugung dieser Grundstromform A erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Oszillators 1, eines von diesem getriggerten Kippgliedes 2, eines weiteren Kippgliedes 3 sowie eines vierten Xippgliedes 4. Bei sämtlichen Bausteinen 1 bis 4 handelt es sich um Multivibratoren, und zwar ist der Oszillator 1 gebildet von einem astabilen Multivibrator, dessen Schwingungsdauer T1 einstellbar ist. Die Multivibratoren 2, 3 und 4 sind sogenannte Monoflops mit ebenfalls einstellbaren Impulsdauern T2, T3 und T41 wobei eine bevorzugte Zeitdauer für den metastabilen Zustand jedes Monoflops bei 3 und 4 in der Zeichnung in ms angegeben ist. Hierdurch lassen sich die Schaltzeiten T1 - T4 des Reizsignals selektiv einstellen. Die Kippglieder 1 bis 4 triggern sich jeweils aufeinanderfolgend, wobei der astabile Vibrator 1 als Oszillator audi als Monoflop ausgebildet sein kann, wenn er von der Rü&flanke des letzten Monoflops 4 getriggert wird. Eine entsprechende Realisierung mit einem Taktgenerator und Zählern ist auch in digitaler Technik möglich, die zwar aufwendiaer sein kann, aber eine genaue, problemlose Einstellung der Schaitzeiten tHedienungsfreundlichkeit) ermöglicht. Mit dem ambipolaren Reizstromverlauf nach Kurve A lassen sich die Muskeleinzelzuckungen bei geeigneter Wahl der Zeiten T1 bis T4 zu einer Zuckung bzw.First, a first simple embodiment will be described with reference to FIG briefly discussed a stimulation current device according to the invention in structure. The basic form of the ambipolar pulse current used according to the invention for the electrical stimulation and stimulation of muscles is shown in Fig. 1 at A, in the form of successive square or triangular pulses (dashed Course) of opposite polarity or impulses of any other form, too such known exponential form, between which there is a pause. The production this basic current form A takes place with the aid of the exemplary embodiment shown an oscillator 1, one of this triggered flip-flop 2, another Tilting member 3 and a fourth Xipp member 4. In all building blocks 1 to 4 are multivibrators, namely the oscillator 1 is formed by an astable multivibrator whose oscillation period T1 is adjustable. The multivibrators 2, 3 and 4 are so-called monoflops with also adjustable pulse durations T2, T3 and T41 being a preferred length of time for the metastable state of each monoflop at 3 and 4 in the drawing is given in ms. This allows the switching times Selectively set T1 - T4 of the stimulus signal. The flip-flops 1 to 4 trigger each other in each case successively, with the astable vibrator 1 as an oscillator audi as Monoflop can be formed when it comes from the back & flank of the last monoflop 4 is triggered. A corresponding implementation with a clock generator and counters is also possible in digital technology, which can be more expensive, but one precise, problem-free setting of the switching times (user-friendliness). With the ambipolar stimulation current curve according to curve A, the individual muscle twitches with a suitable choice of times T1 to T4 to a jerk resp.

zu einem Dauertonus überlagern. Als Anhalt für die Dauer der Zeiten T1 bis T4 kann gelten T3<T2; T4<T1, beispielsweise also T3 = 5 ms, T2 = T4=20 ms, T1=100 ms. Die ambipolare Kurvenform A - von ambipolarer Kurvenform wird im folgenden stets dann gesprochen, wenn sich ein oder mehrere Impulse einer Polarität abwechseln mit Impulsen entgegengericilteter Polarität, so daß im Mittel Gleicbstromwerte zu Null kompensiert sind bzw. sich gleichepositiveund negative Stromreizflächen ergeben - kann man dadurch gewinnen, daß man den Ausgang des Monoflops 2 mit dem nichtinvertierenden oder Pluseingang und den Ausgang des Monoflops 4 mit dem invertierenden oder Minuseingang eines Differenzverstärkers 5 verbindet. Zur selektiven Reizung können die steilen Rechtecke auch zu Dreiecken abgeflacht werden. Infolge der Fähigkeit zur Akkomodation spricht der gesunde Muskel nicht auf diese Signale an. Durch Umschaltung eines Schalters S1 auf Ausgänge 2b, 4b der Monoflops 2 und 4 läßt sich eine Dreiecksform der ambipolaren Stromimpulse gewinnen, da an diesen Ausgängen 2b, 4b ein kontinuierlicher Spannungsanstieg abgenommen werden kann, der sich beispielsweise im Bereich der Umladung des Rückkopplungskondensators dieses Monoflops ergibt. Schon diese ambipolare Kurvenform A ist, wie weiter vorne schon erläutert, von erheblicher therapeutischer und diagnostischer Bedeutung, da das Gewebe nicht solange wie bei der Einwirkung polarer Exponentialströme polarisiert wird, so daß offenbar die Ionenkonzentration an den Grenzflächen nicht durch hohe Gleichstromanteile verschoben wird. Es treten daher auch keine auffälligen Ermüdungserscheinungen auf, ganz abgesehen von dem Fehlen der üblichen Säuren- undBasenbildungen an Anoden und Kathoden von Elektroden, die die Haut erheblich schädigen.superimpose to a permanent tone. As a guide for the duration of the times T1 to T4 can apply T3 <T2; T4 <T1, for example T3 = 5 ms, T2 = T4 = 20 ms, T1 = 100 ms. The ambipolar curve shape A - of ambipolar curve shape is in the The following is always spoken when there is one or more impulses polarity alternate with impulses of opposite polarity, so that on average DC values are compensated to zero or the same positive and negative current stimulation surfaces result - can be won by the fact that the output of the monoflop 2 with the non-inverting or plus input and the output of the monoflop 4 with the inverting or negative input of a differential amplifier 5 connects. For selective irritation the steep rectangles can also be flattened to triangles. As a result of ability the healthy muscle does not respond to these signals for accommodation. By switching a switch S1 on outputs 2b, 4b of the monoflop 2 and 4 can be a triangular shape of the ambipolar current impulses gain, since at these outputs 2b, 4b a continuous Voltage rise can be taken off, for example in the area of Charge reversal of the feedback capacitor results in this monoflop. Even this ambipolar As already explained above, curve shape A is considerably more therapeutic and diagnostic importance, as the tissue does not last as long as it was exposed to polar exponential currents is polarized, so that apparently the ion concentration is not shifted at the interfaces by high DC components. Kick it therefore no noticeable signs of fatigue, quite apart from that Lack of the usual formation of acids and bases on anodes and cathodes of electrodes, which seriously damage the skin.

Die im Differenzverstärker 5 zum ambipolaren Signal überlagerten Rechtecks- oder Dreiecks impulse gelangen daher im einfachsten Fall vom Ausgang des Differenzverstärkers 5 über die gestrichelte Umgehungsleitung 35 auf ein Koeffizientenpotentiometer k1 und von dort über einen weiteren, auf Durchgang geschalteten Schalter S3 auf den Eingang mindestens eines nachgeschalteten Leistungsverstärkers 12. Der andere Eingang des Leistungsverstärkers 12 ist mit Masse verbunden; es ergibt sich daher am Ausgang des Leistungsverstärkers 12 eine erste, sozusagen die Phase des therapeutischen Reizstromes A führende Elektrode 15 und eine Masseelektrode 16; es kann noch ein Gerät 21 zur Spitzenstromanzeige vorgesehen sein.The square wave signals superimposed in the differential amplifier 5 to form the ambipolar signal or triangular pulses therefore arrive in the simplest case from the output of the differential amplifier 5 via the dashed bypass line 35 to a coefficient potentiometer k1 and from there via another switch S3 switched to continuity to the Input of at least one downstream power amplifier 12. The other input of the power amplifier 12 is connected to ground; it results Therefore, at the output of the power amplifier 12 there is a first, so to speak, the phase of the therapeutic stimulation current A leading electrode 15 and a ground electrode 16; a device 21 for peak current display can also be provided.

Diese einfachste Möglichkeit,durch Anlegen von zwei Elektroden 15 und 16 einen Patienten therapeutisch und diagnostisch wirksam zu behandeln, ist ein erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem aber schon die wesentlichen und entscheidenden Vorteile voll zur Geltung kommen. Zur umfassenden Definition, aber auch Abgrenzung und Darstellung des erfindungsgemäßen Grundgedankens sei nochmals darauf hingewiesen, daß der bisher uns im folgenden häufig verwendete Begriff des ambipolaren Reizstroms stets eine solche Reizstromeinwirkung aus impulsartig aufeinanderfolgenden Stromspitzen umfaßt, daß sich die weiter vorn erwähnten beiden Vorteile, und zwar vorzugsweise gleichzeitig ergeben, nämlich eine auffällige Verringerung von Ermüdungserscheinungen bei erfindungsgemäß behandelten Muskelpartien, und zwar offensichtlich deshalb, weil die Ionenkonzentrationen an den Grenzflächen nicht durch hohe Gleichstromanteile verschoben werden - und eine bemerkenswerte Abnahme der Hautbelastung bzw. eine völlige Beseitigung desselben im Verlauf weiter unten noch zu schildernder Weiterentwicklungen der Erfindung.This simplest possibility, by applying two electrodes 15 and 16 is to treat a patient therapeutically and diagnostically effective a first embodiment of the invention, but in which the essentials and decisive advantages come into their own. For a comprehensive definition, but the delimitation and presentation of the basic idea according to the invention should also be repeated pointed out that the term of Ambipolar stimulation current always has such a stimulation current effect from pulse-like successive ones Current spikes include the two advantages mentioned above, namely preferably result at the same time, namely a noticeable reduction in symptoms of fatigue in muscle parts treated according to the invention, and obviously therefore, because the ion concentrations at the interfaces are not due to high DC components be shifted - and a notable decrease in skin stress, respectively complete elimination of the same in the course of further developments to be described below the invention.

Insofern bedingt der Begriff "ambipolar", daß sich die Impulse in ihrer Polarität alternierend abwechseln, wobei aber nicht ausgeschlossen ist, daß auch Impulse gleicher Polarität zunächst aufeinanderfolgend als ein Impulszug appliziert werden, woraufhin dann ein entsprechender Impulszug der anderen Polarität folgt. Unter entsprechend ist hier, unter Einschluß von Pausen zwischen den einzelnen Impulsen und Impulszügen, eine Maßnahme zu verstehen, die sich unter anderem auch durch Beobachtungen des speziellen Patienten ergibt, die mlt Einstellgeräten erfolgen kann, die auf der erfindungsgemäßen Grundkonzeption basieren. So lassen sich durch entsprechende Beobachtungen des jeweiligEn Patienten in der Klinik im diagnostischen Rahmen zunächst die Daten mit Hilfe von Einstellgeräten feststellen, die für diesen Patienten und seine Behandlung am besten geeignet sind, beispielsweise also die Dauer der Impuls zeiten und Impulspausen T1, T2, T31 Tq, die Größe der einwirkenden Amplituden, die Art der Kurvenform, ob Dreieckimpulse, exponentiale Impulse oder Rechteckimpulse oder sonstige Kurvenformen anzuwenden sind, außerdem die Dauer der jeweiligen Behandlungen und sonstige Daten, die insofern aber auf empirischer Ermittlung beruhen und daher auch nicht in den engeren Rahmen der zu erläuternden Erfindung gehören.In this respect, the term "ambipolar" means that the impulses are in alternate their polarity, but it is not excluded that even impulses of the same polarity are applied one after the other as a train of impulses whereupon a corresponding pulse train of the other polarity follows. Below is the same here, including pauses between the individual pulses and pulse trains to understand a measure that among other things also through observations of the special patient reveals the mlt setting devices can take place based on the basic concept of the invention. Let it be by observing the respective patient in the clinic diagnostic framework first determine the data with the help of setting devices, which are most suitable for this patient and his treatment, for example So the duration of the pulse times and pulse pauses T1, T2, T31 Tq, the size of the acting amplitudes, the type of waveform, whether triangular pulses, exponentials Pulses or square pulses or other waveforms are to be used, as well the duration of the respective treatments and other data, which insofar as empirical determination based and therefore not in the narrower framework of the to illustrative invention.

Benötigt man höhere, zur Einwirkung beim Patienten gelangende Spannungen, dann bedient man sich mit Vorteil der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung, die einen zusätzlichen Leistungsendverstärker 17 umfaßt, der so an die das ambipolare Signal führende Leitung angeschaltet ist, daß er das Signal mit 0° Phasendrehung und der Verstärker 12 dieses Signal mit 1800 Phasendrehung verstärkt. Die Verstärker 12 und 17 arbeiten daher gegenläufig, d.h. ist beispielsweise der invertierende Eingang des Verstärkers 12 mit der Leitung 18 verbunden, dann wird beim Verstärker 17 der nichtinvertierende Eingang mit dieser Leitung verbunden. Da beiden Verstärkern 12 und 17 Speisespannungen von - 30 V (bei diesem Ausführungsbeispiel; selbstverständlich sind auch andere Spannungen denkbar) zugeführt sind, steht an den Ausgangselektroden 15 und 19 das Reizsignal, einstellbar mit dem Potentiometer k1, mit der Spitzen-Spitzen-Ausgangs-Spannung von beispielsweise maximal 110 V Uss zur Verfügung. Damit gelingt eine Verdopplung ir Ausgangsspannung und der Ausgangsleistungen, wobei man beispielsweise mit Ausgangsströmen im Bereich von maximal 100 mA rechnen kann. Im übrigen lassen sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sämtliche Schaltungskomponenten, und zwar bis auf die Leistungsverstarker 12 und 17, mit einer Versorgungsspannung von f 15 V speisen, den beiden Leistungsverstärkern werden zusätzliche + 30 V zugeführt. Dadurch ist es möglich, praktisch jede verwendete Schaltungskomponente mit üblichen integrierten Bausteinen (IC) zu realisieren, so daß sich ein preiswerter Aufbau ergibt, der insbesondere eine kostengünstige Herstellung von Heimgeräten ermöglicht.If you need higher tensions that affect the patient, then one uses the embodiment shown in FIG. 1 with advantage Invention comprising an additional power amplifier 17, which is so to the the line carrying the ambipolar signal is switched on, that it is the signal with 0 ° Phase rotation and the amplifier 12 amplifies this signal with 1800 phase rotation. The amplifiers 12 and 17 therefore work in opposite directions, i.e. is for example the inverting input of amplifier 12 is connected to line 18, then at amplifier 17 the non-inverting input is connected to this line. Since the two amplifiers 12 and 17 have supply voltages of - 30 V (in this exemplary embodiment; Of course, other voltages are also conceivable) are supplied, is pending the output electrodes 15 and 19 the stimulus signal, adjustable with the potentiometer k1, with the peak-peak output voltage of for example maximum 110 V Uss available. This doubles the output voltage and the output power, for example with output currents in the range can calculate a maximum of 100 mA. Otherwise, in the illustrated embodiment all circuit components, except for the power amplifiers 12 and 17, feed the two power amplifiers with a supply voltage of f 15 V additional + 30 V are supplied. This makes it possible to use practically any To realize circuit components with conventional integrated modules (IC), so that the result is an inexpensive structure, which in particular is inexpensive to manufacture made possible by home devices.

Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung, auf die ebenfalls gleich eingegangen werden kann, ist die Verwendung eines sogenannten opto-elektronischen Kopplers 20, kurz Opto-Koppler genannt. Der Opto-Koppler ermöqlicht den potentialfreien Anschluß weiterer Geräte zum Serienbetrieb und, worauf weiter unten noch eingegangen wird, zum gemeinsamen Interferenzbetrieb. Hierzu verfügt der Opto-Koppler 20, dessen Aufbau bekannt und daher nicht weiter erläutert zu werden braucht, über einen Gerätekupplungsausgang 21. Da das mindestens eine, an den Opto-Koppler 20 potentialfrei anzuschließende Gerät ebenfalls wieder über eine Reizsignalspannung von 110 V Uss verfügen kann, ergibt sich eine nochmalige Spannungs- und Leistungsverdopplung.Another embodiment of the present invention to which also can be discussed immediately, is the use of a so-called opto-electronic Coupler 20, called opto-coupler for short. The opto-coupler enables potential-free Connection of further devices for series operation and, which will be discussed further below becomes, to common interference operation. For this purpose, the opto-coupler 20, whose The structure is known and therefore does not need to be explained further, via a device coupling output 21. Since the at least one to be connected to the opto-coupler 20 potential-free The device can also have a stimulus signal voltage of 110 V Uss again, This results in a further doubling of the voltage and power.

Die bisherige Erläuterung bezog sich auf die Reizung mit aus alternierenden Impulsen oder Impulsfolgen bestehenden Reizströmen entsprechend Kurvenverlauf A, wobei die Spannung an jeder Elektrode die gewünschte Stromreizung an den Muskeln beinhaltet. Hierbei rekombinieren bei geeigneter Wahl von T3C T2, T4, die an den Phasengrenzen (Übergang Elektrode, Zwischenlage einerseits und Haut andererseits) entstandenen Ionen, bevor sie die beispielsweise einlagige Unterlage durchdringen und die Haut belasten. Ein Vergleich mit bekannten Reizzeiten bei Verwendung von Exponentialströmen ergibt folgendes. Der Veröffentlichung von 0. Gillert Niederfrequente Reizströme", R. Pflaum-Verlag München 1974 läßt sich folgende Tabelle entnehmen: Zustand der Muskulatur Impulsdauer Pausendauer in ms in ms Schwerste Entartung 400 - 600 2000 - 5000 (in seltenen Fällen sogar bis 1 000) Schwere Entartung 150 - 400 1000 - 3000 Mittlere Entartung 50 - 150 500 - 1000 Geringe Entartung 10 - 50 50 - 150 Normale Erregbarkeit 0,5 - 1,0 20 Es hat sich bei Versuchen herausgestellt, daß die durch Einsatz der Erfindung ermittelten Reizzeiten, die bei schwerster Entartung des Muskulaturzustandes angewendet werden müssen, vergleichbar sind mit den Werten, die sich aus der bekannten Tabelle für die Behandlung bei lediglich geringer Entartung ergeben.The previous explanation referred to the irritation with alternating Impulses or impulse sequences existing stimulation currents according to curve A, with the voltage on each electrode providing the desired current stimulation to the muscles contains. Here recombine with a suitable choice of T3C T2, T4, which are attached to the Phase boundaries (transition between electrode, intermediate layer on the one hand and skin on the other) resulting ions before they penetrate the single-layer substrate, for example and stress the skin. A comparison with known stimulus times when using Exponential currents give the following. The publication of 0. Gillert Niederfrequente Stimulus currents ", R. Pflaum-Verlag Munich 1974, the following table can be found: Condition of the musculature Pulse duration Pause duration in ms in ms Most severe degeneration 400 - 600 2000 - 5000 (in rare cases even up to 1000) Severe degeneration 150 - 400 1000 - 3000 Medium degeneration 50 - 150 500 - 1000 Minor degeneration 10 - 50 50 - 150 Normal excitability 0.5 - 1.0 20 Tests have shown that that the stimulus times determined by the use of the invention, the most severe degeneration of the muscular condition must be applied, are comparable with the values which from the known table for the treatment of only result in minor degeneracy.

In einer Variante und Weiterentwicklung von vorliegender Erfindung läßt sich die Hauptbelastung dann noch weiter verringern, wenn man mittelfrequente Ströme mit den ambipolaren Reizsignalen moduliert, die entweder ein- oder doppelweggleichgerichtet sind oder denen, unter Umgehung eines Gleichrichters, ein Gleichanteil zuaddiert worden ist. Als Träger kommen auch Rechteckimpulse einer Polarität in Frage.In a variant and further development of the present invention the main load can then be further reduced if you use medium-frequency Currents modulated with the ambipolar stimulus signals, which are either one-way or two-way rectified or to which a direct component is added, bypassing a rectifier has been. Rectangular pulses of one polarity can also be used as carriers.

Zur Durchführung dieser Modulation bzw. genauer gesagt Multiplikation des ambipolaren Reizstroms nach Kurve A mit einem mittelfrequenten Träger, der etwa im Bereich zwischen 1 bis 10 kHz, bevorzugt 4 bis 5 kHz, liegt, ist ein Generator 22 vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz zwischen o,5 bis 10 kHz einstellbar ist. Der Frequenzgenerator 22 erzeugt an seinem Ausgang einen unmodulierten, sinus- oder rechteckförmigen Träger. Mit einem Modulator 8 kann das ambipolare Signal A mit dem mittclfrerluenten Träger versehen werden. Der Träger erhält über den Differenzverstärker 23a eine Polarität und weist dann den in Fig. 4e gezeigten Verlauf auf. Anstelle des Differenzverstärker£: 23a kann auch ein (idealer) Gleichrichter 23 eingefügt werden oder anstelle des Generators 22 und des Differenzverstärkers 23a ein astabilerMhltivibrator. Damit erhält man die Trägersignale nach Fig. 4c bis 4g. Der Träger wird mit dem Schalter S2 auf den Modulator geschaltet, dessen anderem Eingang 8b das ambipolare Signal direkt zugeführt ist.To carry out this modulation or, more precisely, multiplication of the ambipolar stimulation current according to curve A with a medium-frequency carrier, which is about is in the range between 1 to 10 kHz, preferably 4 to 5 kHz, is a generator 22 is provided, the output frequency of which can be set between 0.5 to 10 kHz. The frequency generator 22 generates at its output an unmodulated, sinusoidal or rectangular carrier. With a modulator 8, the ambipolar signal A can with the medium-airtight support. The carrier receives via the differential amplifier 23a has a polarity and then has the course shown in FIG. 4e. Instead of of the differential amplifier £: 23a, an (ideal) rectifier 23 can also be inserted or instead of the generator 22 and the differential amplifier 23a an astable millivibrator. The carrier signals according to FIGS. 4c to 4g are thus obtained. The carrier comes with the Switch S2 switched to the modulator, the other input 8b of which is the ambipolar Signal is fed directly.

Die jeweiligen Modulationsprodukte sind in den Figuren 4b, 4e und 4f dargestellt.The respective modulation products are shown in FIGS. 4b, 4e and 4f.

In der Darstellung der Fig. 4a ist der ambipolare Reizstrom entsprechend Kurvenverlauf A nochmals dargestellt. Nach Multiplikation mit dem doppelweggleichgerichteten Träger (Fig. 4c) ergeben sich die in Fig. 4b dargestellten, ihre Polarität jeweils entsprechend dem ambipolaren Reizstrom wechselnden Impulspakete; in Fig. 4f sind die Impulspakete dargestellt, die sich nach Multiplikation mit einem Rechtecksignal-Träger entsprechend Fig. 4g ergeben, während in Fig. 4d die Impulspakete dargestellt sind, wenn der Träger nicht gleichgerichtet wird, sondern diesem mittels des Differenzverstärkers 23a ein Gleichstromanteil hinzugefügt wird, so daß sich seine Lage zur Nullinie verschiebt. In diesem Fall ergeben sich die Impulspakete entsprechend Fig. 4d nach Multiplikation mit den alternierenden Impulsen des ambipolaren Reizstroms A, wobei jeweils normale Sinusschwingungen die Zeiträume T2nd T4 ausfüllen, die von den Impulsdauern des ambipolaren Reizstroms vorgegeben sind.In the illustration of FIG. 4a, the ambipolar stimulation current is corresponding Curve A shown again. After multiplication with the full-wave rectified Carriers (FIG. 4c) result in the polarity shown in FIG. 4b, in each case pulse packages changing according to the ambipolar stimulation current; in Figure 4f the impulse packets shown, which after multiplication with result in a square-wave carrier according to FIG. 4g, while in FIG. 4d the Pulse packets are shown when the carrier is not rectified but A direct current component is added to this by means of the differential amplifier 23a, so that its position shifts to the zero line. In this case, the Pulse packets according to FIG. 4d after multiplication with the alternating pulses of the ambipolar stimulation current A, with normal sinus oscillations the time periods Fill in T2nd T4, which is given by the pulse duration of the ambipolar stimulation current are.

Bei einer solchen Multiplikation mit einem mittelfrequenten Träger gelangen die Gleichanteile der ihre Polarität ändernden Reizstromimpulse nach Kurvenform A durch kapazitive Einkoppelung über die Haut zu den zu behandelnden Muskelbereichen, so daß sich die Hautbelastung erheblich verringert; es werden aber immer noch in bestimmten abgegrenzten Zeiträumen Gleichanteile unter Verwendung von lediglich zwei Elektroden appliziert, Gleichanteile allerdings, die sich aufgrund der ambipolaren Natur des Reizstroms zu Null kompensieren und Polarisationserscheinungen im nutbereich und an den einzelnen Zellmembranen verhindern.With such a multiplication with a medium-frequency carrier the direct components of the stimulation current impulses changing their polarity arrive in the shape of a curve A through capacitive coupling via the skin to the muscle areas to be treated, so that the stress on the skin is considerably reduced; but it will still be in certain delimited periods of time using constant components only two electrodes are applied, but the constant components are due to the ambipolar Compensate the nature of the stimulation current to zero and polarization phenomena in the groove area and prevent it on the individual cell membranes.

in Fig. 2 dargestellten Schließlich ist es in einer weiteren vorteilhaften Variante vorliegender Erfindung möglich, den erfindungsgemäßen, ambipolaren Reizstromverlauf auch ohne jeden Gleichanteil an der Haut über eine in wesentlichen Bereichen modifizierte Kreuzstrom- oder Interferenzstrommethode einzubringen. Da bei den üblicherweise gewählten Frequenzen von ca. 4 kHz der flautwiderstand gering ist und im übrigen im wesentlichen kapazitiv eingekop,Jelt wird, ist auch die llautonelastung gering und Gleichglieder, die sonst zu Veratzungen infolge Säuren- oder Basenbildung führen könnten, entfallen völlig. Das bedeutet, daß die Reizung mit in diesem Fall allerdings vier Elektroden ohne jeden Gleichanteil an der Haut vorgenommen werden kann, wobei sich, wie nach dem Interferenzstromverfahren an sich bekannt (siehe den weiter vorn erwähnten Aufsatz von mc), im Interferenzbereich die wirksamen Stromkomponenten bilden. Allerdings wird bei vorliegender Erfindung so vorgeganzen, daß die mittelfrequenten Ströme, die über je zwei beispielsweise kreuzweise auf der Haut angeordnete Elektroden eingebracht werden, gleiche Frequenz aufweisen, auf jeden Fall aufweisen können, und einer der mittelfrequenten Tragerströme mit dem ambipolaren Reizstromverlauf entweder nplituden-, frequenz- oder phas enmoduliert wird. Finally, it is shown in Fig. 2 in a further advantageous Variant of the present invention possible, the ambipolar stimulation current curve according to the invention even without any equal proportion of the skin over a modified in essential areas Bring cross-current or interference current method. Since the usually selected frequencies of approx. 4 kHz, the flood resistance is low and otherwise Essentially capacitive coupling in, Jelt is also low, the llaut load is also low and Similar members, which otherwise lead to corrosion as a result of acids or Could lead to base formation are completely eliminated. That means the irritation with in this case, however, four electrodes are made on the skin without any direct component can be, wherein, as known per se according to the interference current method (see the above-mentioned article by mc), in the interference range the effective ones Form current components. However, in the present invention, that the medium-frequency currents, for example crosswise over each two electrodes placed on the skin are inserted, have the same frequency, can definitely have, and one of the medium-frequency carrier currents with The ambipolar stimulation current course is either amplitude, frequency or phase modulated will.

Fig. 2 zeigt den Funktionsplan eines solchen Reizstromgerätes mit vier Elektroden 15, 1G, 16, 19 für Interferenzströme.Fig. 2 shows the function diagram of such a stimulation current device four electrodes 15, 1G, 16, 19 for interference currents.

Die Rechteck- oder Dreieckimpulse werden wieder mit den Multivibratoren 1, 2, 3 und 4 erzeugt, wobei hier Differenzverstärker Sa und 5b, denen die Ausgangssignale der Multivibratoren 2 und 4 sinngemäß zugeführt sind, jeweils das Summen- bzw. das Differenzsignal der Eingangssignale bilden, d.h. den Betrag (Kurvenverlauf A') und das Vorzeichen (Kurvnnverlauf A = ambipolarer Reizstromverlauf) des Nutzsignals.The square or triangle pulses are again with the multivibrators 1, 2, 3 and 4 generated, here differential amplifiers Sa and 5b, to which the output signals the multivibrators 2 and 4 are fed accordingly, the sum and the Form the difference signal of the input signals, i.e. the amount (curve A ') and the sign (curve progression A = ambipolar stimulation current progression) of the useful signal.

Eine erste Variante eincs mit vier Elektroden für Interferenzströme arbeitenden Reizstromgerätes besteht nun darin, daß über den Verstärker 12 eine mit dem Reizsignal zunächst beliebig modulierte Trägerform an die Elektroden 15 und 16 gelangt und dem Verstärker 17 der unmodulierte Träger silber die den Modulator 8" umgehende Leitung 37 zugeführt sind; es ergeben sich dann an den Muskelzellmembranen aufgrund deren Nichtlinearität Modulationsprodukte in geeigneter, eine Muskelreizung bewirkender Form.A first variant with four electrodes for interference currents working stimulation current device is now that on the amplifier 12 a with the stimulus signal initially arbitrarily modulated carrier form to the electrodes 15 and 16 arrives and the amplifier 17 the unmodulated carrier silver which the modulator 8 "are supplied by direct line 37; it then results on the muscle cell membranes due to their non-linearity modulation products in a suitable, a Muscle irritation effecting form.

Dabei gelanyt der zunächst unmodulierte Träger über ein Phasendrehglied 29, die Umgehungsleitung 37 auf den einen Eingang 28a eines Differenzverstärkers 28, dessen anderem Eingang 28b über ein Potentiometer k2 der modulierte Träger zugeführt ist. Das Phasendrehglied 29, beispielsweise ein Allpaß 1. Ordnung bildet zusammen mit dem Potentiometer k2 einen sogenannten Profunditas oder Tiefenregler, denn durch die Beeinflussung der Phasenlage eines Trägers bzw. eines nichtmodulierten Trägersignals läßt sich das Überlagerungsgebiet und damit die Eindringtiefe ins Gewebe verändern. Die Amplitude des unmodulierten, in der Phase aber gedrehten Trägers wird mit dem Potentiometer k3 eingestellt, die Amplitude des modulierten Trägers erfährt ihre Einstellung über das Potentiometer kl am Ausgang des Multiplizierers oder Modulators 8'.In this case, the initially unmodulated carrier is gelanyted via a phase shift element 29, the bypass line 37 to one input 28a of a differential amplifier 28, the other input 28b of which is fed to the modulated carrier via a potentiometer k2 is. The phase shifter 29, for example an all-pass filter of the first order, forms together with the potentiometer k2 a so-called profunditas or depth regulator, because through influencing the phase position of a carrier or a non-modulated carrier signal the overlay area and thus the depth of penetration into the tissue can be changed. The amplitude of the unmodulated, but phase-rotated carrier is compared with the Potentiometer k3 adjusted, the amplitude of the modulated carrier experiences its Setting via the potentiometer kl at the output of the multiplier or modulator 8th'.

Die Modulation des auf den Eingang 8a' des Modulators 8' vom Ausgang des Generators 22' gelangenden ersten Trägers kann eine Amplituden-, eine Frequenz- oder eine Phasenmodulation sein. Wird frequenz- oder phasenmoduliert, dann ist es möglich, auch den Generator 22' entsprechend auszulegen und das ambipolare Reizsignal diesem Generator sofort zuzuführen, wenn es sich hierbei beispielsweise um einen sogenannten VCO-Oszillator handelt (spannunRsgesteuerter Oszillator = voltage controlled oscillator). Einem solchen VCO-Oszillator ist dann eine PLL-Schaltung (phase locked loop) zugeordnet. Der Leistungsverstärker 12 führt daher das frequenz-, phasen-oder amplitudenmodulierte Signal, der Leistungsverstärker 17 bei diesem Ausführungsbeispiel einen unmodulierten,gegebenenfals aber in seiner Phase entsprechend gedrehten Träger. Durch die Mischung beider Signale am Differenzverstärker 28 und die Einstellung des modulierten Signals am Potentiometer k2 ergeben sich die Tiefenreglereigenschaften. Das Phasendrehglied 29 vermeidet durch die geräteinterne Überlagerung eines phasenverschobenen Anteils des anderen Stroms an einem Elektrodenpaar eine Hautbelastung und eine mögliche Schmerzempfindung durch hautnahe Interferenzen. Aufgrund der echten Modulation der beiden Träger ergeben sich infolge der bekannten Nichtlinearität der Zellmembran dann im Gewebeinneren die Madulationsprodukte, die die gewünschten Gleichanteile enthalten, die die Reizung ermöglichen. Das Eindringen In das Gewebeinnere erfolgt ausschließlich durch die mittelfrequenten beiden Träger ohne Hautbelastung kapazitiv.The modulation of the on the input 8a 'of the modulator 8' from the output of the generator 22 'arriving first carrier can be an amplitude, a frequency or a phase modulation. If it is frequency or phase modulated, then it is possible to design the generator 22 'and the ambipolar stimulus signal accordingly to feed this generator immediately, if this is, for example, a So-called VCO oscillator (voltage controlled oscillator = voltage controlled oscillator). Such a VCO oscillator is then a PLL circuit (phase locked loop). The power amplifier 12 therefore performs the frequency, phase or amplitude-modulated signal, the power amplifier 17 in this embodiment an unmodulated, but if necessary in its phase rotated carrier. By mixing the two signals at the differential amplifier 28 and the setting of The modulated signal at the potentiometer k2 results in the depth control properties. The phase shifter 29 avoids the device-internal superimposition of a phase shifted Proportion of the other current on a pair of electrodes, a skin load and a possible one Sensation of pain through interference close to the skin. Due to the real modulation of the Both carriers result from the known non-linearity of the cell membrane then inside the tissue the madulation products, which have the desired constant components that allow the irritation. Penetration into the interior of the tissue takes place Capacitive only due to the medium-frequency two carriers without skin stress.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung mit einem ersten, mit einem ambipolaren Reizstromverlauf modulierten Träger und einem zweiten Träger vorzugsweise gleicher Frequenz ergibt sich dann, wenn dieser zweite Träyer, der über die Verbindungsleitungen 37 und 37a zu seinem eigenen Elektrodenpaar 16, 19 (Leistungsverstärker 17) gelangt, ebenfalls moduliert ist, beispielsweise Phasensprünge um jeweils 180° aufweist, denn durch diese Phasensprünge ergeben sich bei den die Gleichanteile enthaltenden Modulationsprodukten im Gewebeinneren Vorzeichenumkehrungen, so daß unmittelbar im Bereich der Zellmembran mit ambipolaren C:leichanteilen zur eizung gearbeitet werden kann. Es gelingt auf diese Weise, einmal den Ermüdungserscheinungen, die zumindest zum Teil auf Ionenkonzentrationen und deren Verschiebung an den Grenzflächen durch sonst zu hone Gleichstromanteile. stets wierderkehrender gleicher Polarität zurückzuführen sind, entgegenzuarbeiten und außerdem die Hautbelastung praktisch zu Null zu machen, da keinerlei Gleichanteile über die iiaut in das Gewebe eingebracht werden müssen. Dieses Einbringen von Gleichanteilen, d.h. deren Bildung zur Reizung erfolgt durch die Modulation eines modulierten Trägers und eines unmodulierten Trägers bzw. vorzugsweise Phasensprünge aufweisenden Trägers an der Zellmembran der Muskelzelle selbst.A particularly advantageous embodiment of the present invention with a first carrier modulated with an ambipolar stimulation current curve and a second carrier, preferably of the same frequency, arises when this second Träyer, who via the connecting lines 37 and 37a to his own pair of electrodes 16, 19 (power amplifier 17) is also modulated, for example Has phase jumps of 180 ° each, because these phase jumps result sign inversions in the inside of the tissue for the modulation products containing the constant components, so that immediately in the area of the cell membrane with ambipolar C: body parts for heating can be worked. In this way it is possible to eliminate the signs of fatigue, which is at least partly due to ion concentrations and their shift at the interfaces through otherwise too high DC components. always recurring same polarity are to be attributed to counteracting and also the skin stress practically to zero, since no constant components are introduced into the tissue via the iiaut Need to become. This introduction of equal components, i.e. their formation for irritation takes place through the modulation of a modulated carrier and a unmodulated carrier or preferably carrier having phase jumps on the Cell membrane of the muscle cell itself.

Zur Erzielung der Phasensprünge von 1 800 dMs zweiten Trägers kann ein Analogschalter, Multiplizierer oder zweiter Modu-Natur S" dienen, der über eine Verbindungsleitung 31 vorzugsweise vom ambipolaren Reizsignal A oder A' selbst geschaltet wird, so daß die Polaritätsumkehrungen auf den Reizstromverlauf synchronisiert sind, was selbstverständlich bevorzugt ist.To achieve the phase shift of 1,800 dMs, the second carrier can be used an analog switch, multiplier or second Modu-Natur S "are used, which has a Connecting line 31 is preferably switched by the ambipolar stimulus signal A or A 'itself so that the polarity reversals are synchronized with the stimulation current curve, which is of course preferred.

Die folgenden Ausführungen erläutern kurz das Entstehen biologisch wirksamer Membranspannungen bei Reizung mit Interferenzströmen.The following explanations briefly explain the biological development effective membrane tensions when stimulated with interference currents.

An Zellemembranen stehen Strom und Spannung nicht mehr in einem linearen Verhätnis, wie es das Ohmsche Gesetz beschreibt.On cell membranes, current and voltage are no longer linear Ratio as described by Ohm's law.

Der kompliziertere Zusammenhang kann durch eine Kennlinie oder durch eine Potenzreihe beschrieben werden. Bei Reizung mit Interferenzströmen entstehen am achsensymmetrischen Teil der Kennlinie - dem entsprechen di geradzahligen Potenzen -Spannungsanteile im biologisch wirksamen Frequenzbereich O-100 Hz.The more complicated relationship can be represented by a characteristic curve or by a power series can be described. When irritated with interference currents arise on the axially symmetrical part of the characteristic - this corresponds to the even-numbered powers -Tension components in the biologically effective frequency range O-100 Hz.

1. Nichlineare Membranwiderständ: Nach Patzold (s. weiter vorn) verändert sich die Permeabilität der Membranen (i. e. die Durchlässigkeit für Ionen) abhängig von der Membranspannung u. Elektrostatiche Krafte verkleinern die Querschnitte der Poren, durch die die Natrium- und Kaliumionen hindurchtreten. Mit zunehmenden Betragsquadraten der Membranspannung werden die Porenquerschnitte enger und die Membranenwiderstände größer, bis beim Ruhepotential wewesentlich weniger Natriumionen als Kaliumionen durch die Poren hindurchtreten können. Der Membranwiderstand R wird als Potenzreihe der Membranspannungen angesetzt: R(u) = r0 + r1u + r2u2 + ......... (1) ie angegebenen Koeffizienten erlauben eine physikalische Dautung: r berücksichtigt die Leitfähigkeit der Lösung, die mittlere Länge und den Querschnitt der Pore.1. Non-linear membrane resistance: changed after Patzold (see above) the permeability of the membranes (i.e. the permeability for ions) depends from the membrane voltage and electrostatic forces reduce the cross-sections of the Pores through which the sodium and potassium ions pass. With increasing squares of the amount the membrane tension, the pore cross-sections become narrower and the membrane resistances larger, until substantially at rest potential less sodium ions as potassium ions can pass through the pores. The membrane resistance R becomes applied as a power series of membrane stresses: R (u) = r0 + r1u + r2u2 + ......... (1) The specified coefficients allow a physical definition: r taken into account the conductivity of the solution, the mean length and the cross section of the pore.

r1 berücksichtigt die Reibung der Ionen, die in erster Näherung geschwindigkeits- und damit spannungsproportional ist. r1 takes into account the friction of the ions, which in a first approximation and is therefore proportional to the voltage.

r2 brücksichtigt die elektrostatischen Kräfte, die umgekehrt proportional zum Querschnitt sind. r2 takes into account the electrostatic forces, which are inversely proportional to the cross-section are.

Nach einigen Umformungen für Potenzreihen erhält man für den Strom. und die Spannung: Die lineare Abhängigkeit des Wid-rstands von der Spannung verursacht infolge des Ohmschen Gesetzes die quadratische Abhängigkeit der Spannung vom Strom u.s.w. @ Die Abhängigkeit u(i) wird wegen des angegebenen physikalischen Zusammenhangs bevorzugt. Weiterhin hat die Nichtlinearität der Membranen wenig Einfluß auf den Strom, der von der Elektrodenspannung und der gesamten Schleifenimpedanz bestimmt wird.After some transformations for power series we get for the current. and the tension: The linear dependence of the resistance on the voltage causes the quadratic dependence of the voltage on the current, etc. due to Ohm's law. The dependence u (i) is preferred because of the specified physical relationship. Furthermore, the non-linearity of the membranes has little influence on the current, which is determined by the electrode voltage and the total loop impedance.

2. Entstehung von Gleichgliedern und niederfrequenten Wechselstromanteilen Im Überlagerungsgebiet setzt sich der resultierende Strom aus den Teilströmen beider Bahnen zusammen: i = k1i1 +k2i (4) Die Faktoren k1 und k2 berücksichtigen unterschiedlichen Richtungen der Ströme. Zur Vereinfachung wird weiteren der einfache Fall betrachtet, daß alle Ströme in einer Richtung fließen; dann gilt: k1 = k2 = 1.2. Development of DC links and low-frequency alternating current components In the overlapping area, the resulting current is made up of the partial currents of both Orbits together: i = k1i1 + k2i (4) The factors k1 and k2 take into account different ones Directions of currents. For the sake of simplicity, the simple case is considered, that all currents flow in one direction; then: k1 = k2 = 1.

Die zugehörige Membranspannung wird mit Gleichung (3) berechnet. Da nur die niederfrequenten Antei In interessieren, genügt es, die Potenzen erster und zweiter Ordnung zu berückwichtigen. Die zugehörigen Koeffizienten werden mit al und a2 abgekilrzt: u = a1i + a2i2 + ..... (3') Bei der Reizung mit Interferenzströmen sind die Ströme bei-Spielsweise von unterschiedlicher Frequenz, wobei in allen Fällen Gleichanteile einer gegebenen Polarität entstehen, die sich abhängig von der Modulation m(t) zwischen 0 und 100 % ändern. Erfindungsgemäß werden beide Trägers röme moduliert -z.B. einer mit dem gewichteten Betrag des Nutzsignal und der andere mit dem Vorzeichen (signum-Funktion) desselben. Die Gewichtung berücksichtigt dabei die Verzerrung des Nutzsignal bei der Demodulation. Auf diese Weise lassen sich Nutzsignals originalgetreu bis auf ein Gleichsignal als Spannungen an den Membranen erzeugen, wie weiter vorn schon erwähnt.The associated membrane tension is calculated using equation (3). There If only the low-frequency components are of interest, it is sufficient to use the powers first and second order to be taken into account. The associated coefficients are shown with al and a2 abbreviated: u = a1i + a2i2 + ..... (3 ') When stimulating with interference currents the currents at-play are of different frequency, in all cases DC components of a given polarity arise, which are dependent on the modulation Change m (t) between 0 and 100%. According to the invention, both carriers are modulated -e.g. one with the weighted amount of the useful signal and the other with the sign (signum function) of the same. The weighting takes the distortion into account of the useful signal during demodulation. In this way, useful signals can be faithful to the original except for a direct signal as voltages on the membranes, as above already mentioned.

Die Fig. 3 zeigt schließlich eine mögliche Ausführungsform ines vollständigen Gerätes. Diese in Fig. 3 gezeigte Reiz stromgerät läßt sich auf die Anwendung von zwei mal vier Elektroden für ambipolare Ströme und Interferenzströme auslegen. Mit den Schaltern S3, S4, S5 und S6 lassen sich die weiter vorn beschriebenen einzelnen Betriebsarten einstellen. Eine galvanisch entkoppelte Reizung mit Interferenzströmen ist mit zwei Geräten, die über die Gerätekupplung 21 aill Optokoppler 20 verbunden sind, möglich. iii:rzu wird Ein zweites Gerät, dessen Aufbau mit der Schaltungsausführung der Fig. 1 identisch ist, an den Optokoppler 20 angeschlossen, wobei i am steuernden Gerät der Schalter 55 in die in Pig. 1 nicht dargestellte zweite Stellung uyschaltet wird, so daß der unmodulierte Träger über den Optokoppler zum zweiten Gerät gelangt. Beim fremdgesteurten Gerät arbeiten dann die beiden Leistungsverstärker 12 und 17 in Serienschaltung mit dem zweiten unmodulierten oder auch modulierten Träger, während das steuernde Gerät vom ersten modulierten Träger beaufschlagt wird; in diesem Fall befindet sich der Schalter 54 in der in Fig. 1 dargestellten, eine Serie-nschaltung bewirkenden Position. Mit dem Schalter S7 läßt sich im übrigen das ambipolare Nutzsignal beeinflussen.Finally, FIG. 3 shows a possible embodiment in full Device. This stimulus shown in Fig. 3 power device can be the use of two by four electrodes for ambipolar currents and interference currents interpret. With the switches S3, S4, S5 and S6 you can use the switches described above set individual operating modes. A galvanically decoupled stimulation with interference currents is connected to two devices via the device coupling 21 aill optocoupler 20 are possible. iii: rzu becomes a second device, its structure with the circuit execution 1 is identical, connected to the optocoupler 20, where i am the controlling If the switch 55 is in the Pig. 1 second position, not shown, switches so that the unmodulated carrier arrives at the second device via the optocoupler. In the externally controlled device, the two power amplifiers 12 and 17 then work in series connection with the second unmodulated or modulated carrier, while the controlling device is acted upon by the first modulated carrier; in this case If the switch 54 is in the shown in Fig. 1, a series-n circuit effecting position. The ambipolar useful signal can also be switched with the switch S7 influence.

Es ist weiter vorn schon darauf hingewiesen worden, daß es die Erfindung in ihren sämtlichen Ausführungsbeispielen und Anwendungsmöglichkeiten ermöglicht, zu Dauerkontraktionen führende tetanische Reizungen zu applizieren, und zwar bei peripheren schlaffen Lähmungen (die Muskeln sind denerviert, das zweite periphere Neuron ist beschädigt). An Behinderten konnten durch entsprechend koordinierte Reizungen auch koinplexe Bewegungsabläufe, beispielsweise Art Strampelvorgang der Beine, erzeugt werden, ohne daß es wegen dieser langandauernden tetanische Reizungen, die für sich selbst gesehen bisher schon für unmöglich gehalten worden sind, zu den unter den bekannten Voraussetzungen zu erwartenden Belastungen gekommen ist. Demgemäß eignet sich das erfindungsgemäße Reizstromgerät auch besonders zur Verbesserung einer Beweglichkeit von entsprechend behinderten Personen, zur Verbesserung der Durchblutung und einem verbesserten Knochen- und Musckelwachstum (also nicht nur Bremsung der Atropie) und, was von besonderer Bedeutung ist, zur Orthesenentwicklung, wodurch sich die Gesamtbeweglichkeit eines Patienten verbessern läßt.It has already been pointed out earlier that it is the invention in all of their exemplary embodiments and possible applications, to apply tetanic stimuli leading to permanent contractions, namely at peripheral flaccid paralysis (the muscles are denervated, the second peripheral Neuron is damaged). Handicapped people were able to use appropriately coordinated irritations also creates complex movements, for example a kind of kicking process of the legs be without it because of this prolonged tetanic irritation, which for itself even seen hitherto have been considered impossible among those among the known prerequisites expected loads came is. Accordingly, the electrical stimulation device according to the invention is also particularly suitable for Improving the mobility of persons with corresponding disabilities, for improvement blood circulation and improved bone and muscle growth (i.e. not only braking of atropia) and, which is of particular importance, for the development of orthotics, whereby the overall mobility of a patient can be improved.

Auf der Grundlage vorliegender Erfindung können für den klinisehen Bereich Einstellgeräte erstellt werden, die eine. Vielzahl von variablen Einstellungen ermöglicht. Nach Festlegung von Diagnose und Therapie in der Klinik können dann die Daten auf einen geeigneten Speicher, beispielsweise einen PROM im in Fig. 1 dargestellten Einfachgerät übertragen und bei weiteren Klinikversuchen dann verbessert werden. Bei einer häuslichen Therapie brauchen keine Einstellungan vorgenommen zu werden. Es versteht sich, daß das komplexere Einstellgerät i£n klinischen Bereich eine Vielzahl von getrennt ansteuerbaren Ausgängen eit':ialten kann, um di? Behandlungsdauer zu verkürzen. Steuert man ein E-instellrj"rät oder auch ein häusliches Einfachgerät über einen Mikroprozessor an, dann können einfache, aber auch komplexere Bewegungen durch Beaufschlagung von Beugern und Streckern erzielt werden. Dabei erfolgt die Programmierung des Mikroprozessors nach bewegungsanalysen, un möglichst natürliche Bewegungen zu erzielen. Rückmeldungen über Bewegungsabläufe können aus Myopotentialen, äußeren Stellpotentiometern in Stützschienen oder dergleichen oder über D'IS (Dehnungsmeßstreifen) von den gereizten Muskeln gewonnen werden.On the basis of the present invention can be seen for the clinical Area setting devices are created that have a. Variety of variable settings enables. After the diagnosis and therapy have been established in the clinic, you can then the data on a suitable memory, for example a PROM in FIG. 1 Transferred the simple device shown and then improved in further clinical trials will. In the case of home therapy, no adjustments need to be made will. It will be understood that the more complex setting device is in the clinical field a multitude of separately controllable outputs Duration of treatment To shorten. If you control an electrical appliance or a simple domestic appliance via a microprocessor, simple, but also more complex movements can be performed can be achieved by applying flexors and extensors. The Programming of the microprocessor according to motion analysis, not as natural as possible To achieve movements. Feedback about movement sequences can be obtained from myopotentials, external potentiometers in support rails or the like or via D'IS (strain gauges) can be gained from the irritated muscles.

In diesen Bereich gehören auch klinisch Untersuchungen, inwieweit sich bei Behinderten eine mögliche Atrophie gelähmter Muskeln eventuell bei Bewegungen unter Belastung aufhalten läßt und ob ein Musckelwachstum möglich ist.This area also includes clinical examinations to what extent paralyzed atrophy in the disabled Muscles possibly can be stopped when moving under load and whether a muscle growth is possible.

Letzten Endes sind unter Einsatz der erfindungsgemäßen Grundkonzeption und weiterer Einzelmaßnahmen automatische Steuergeräte und Regelungen denkbar, die auch bei Fällen sehr sciiwerer schlaffer Lähmungen zumindest einfache Bewegungsformen noch ermöglichen, so daß der Behinderte nicht vollkoitunen hilflos sein muß. Solche nach einem vorgegebenen Programm ablauft:nden Bewegungsformen können vom Behinderten beispielsweise über geeignete Maßnahmen abgerufen werden, etwa durch einen bestimmten Befehl, der aus einer Zuckung noch dem Willen unterworfener Muskelbereichemechanisch oder elektrisch ableitbar ist oder aus sonstigen kombinierten Maßnahmen und der dann einen der in einem Mikroprozessor, genauer in dessen umfassendem Speicher gespeicherten geschlossenen Bewegungszyklus veranlaßt, etwa das Zugreifen mit einer gelähmten hand, das Umblättern eines Buches und das Zurückziehen der Hand.Ultimately, you are using the basic concept of the invention and other individual measures automatic control units and regulations conceivable that even in cases of very severe flaccid paralysis, at least simple forms of movement still enable, so that the disabled person does not have to be completely helpless. Such runs according to a given program: the handicapped for example, can be accessed via suitable measures, for example by a specific Command, the mechanical from a twitch of muscle areas still subject to the will or can be derived electrically or from other combined measures and the then one of the stored in a microprocessor, more precisely in its extensive memory closed cycle of motion causes about accessing with a paralyzed hand, turning a book and pulling back.

Auch komplexere Bewegungsabläufe, etwa ein Gehen über kurze Strecken u. dgl. sind nicht ausgeschlossen.Even more complex movement sequences, such as walking short distances and the like are not excluded.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing The new features shown can be used individually or in any combination be essential to the invention with one another.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Patent claims: Stimulation current device for diagnosis, adjustment and therapy as well as for the generation of controlled, controlled movement sequences in the case of flaccid paralysis, with at least two on the patient's skin, possibly over intermediate layers, applied electrodes and an electrical pulse generator generating on the Electrode working circuit, characterized in that the circuit for Stimulation current generation comprises a switching device (5) which is designed so that at the latest after a predetermined sequence of unipolar stimulus pulses after expiration a predeterminable pause an approximately equally long sequence of stimulus impulses with reversed The sign can be generated in such a way that the mean DC value of the patient supplied stimulus pulses is compensated to zero.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on each stimulus pulse of a given polarity after an adjustable pause a stimulus impulse of the opposite Polarity follows (ambipolar stimulation current curve A) in such a way that the current-time areas are compensated (i2.T2 i4.T4).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the ambipolar Stimulation current impulses (A) by multiplication with a medium frequency Carrier signal (preferably sine waves or square wave pulses with one frequency between 1 and 10 kHz) are modulated in such a way that their polarity alternates Pulse packets corresponding to the ambipolar waveforms (A) result.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the ambipolar stimulation current curve has a first pulse of predetermined polarity predetermined duration (T2), a subsequent pause (T3) and one yourself the second impulse following the pause has opposite polarity to the first Pulse with a specified duration (T4), which can be repeated in a cyclical sequence are.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the pause duration (T3) is less than the preferably equally long duration of the two opposite pulses (T2, T4) and that these follow this cycle longer pause in the order of magnitude of the duration of the two alternating pulses and the pause between them.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the carrier arriving at the modulation with the ambipolar stimulation current curve (A) is one-way or full-way rectified or by adding a direct current component is obtained or consists of square pulses of a Po polarity.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a modulation device is provided, the at least one of two medium-frequency Carrier currents with the ambipolar stimulation current curve (A) frequency, phased or amplitude modulated.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the two medium-frequency carriers, one of which with the ambipolar stimulation current curve (A) is modulated, preferably via two assigned, on the patient's skin electrodes arranged crosswise can be introduced into the tissue.

9. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the second unmodulated carrier for polarity switching from the frequency zero having modulation products is modulated inside the tissue, preferably in carries out a phase jump of 1,800 at given intervals.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that an analog switch, Multiplier or modulator (8 ") is provided, which is switched from the ambipolar Stimulus current (A) itself, which causes phase jumps in the unmodulated carrier.

11. Device according to one or more of claims 1 to 10, characterized characterized in that several independent outputs are provided, whose the patient mediated output signals are subjected to a time-division multiplexed sequence control in such a way that the patient's muscle stimulation coordinates movements.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that that a memory and arithmetic unit are provided for the movement program sequences encompassed and effected by selective irritation such that, including, more appropriate Feedback on coordinated movements to maintain muscle and improve mobility are feasible.

13. Device according to one or more of claims 1 to 12, characterized characterized in that a first vibration generator (1, 2, 3, 4, 5) is provided, the ambipolar stimulation current curve (A) with pulses of alternating polarity or pulse follow generated and that the first vibration generator at least one Power amplifier (12) is connected downstream, which has two electrodes (15, 16).

14. Apparatus according to claim 13, characterized in that the first Vibration generator an astable multivibrator (1), one triggered by this monostable multivibrator (2) for generating a first stimulation current impulse (T2) given polarity, a second, triggered by the first monostable multivibrator monostable multivibrator (3) for generating a pause duration (T3) and a third monostable multivibrator (4) includes that of the second monostable multivibrator (3) is triggered and that the outputs dos first and third monostable Multivibrators (2, 4) each with an inverting and a non-inverting one Input of a differential amplifier (5) are connected such that the output of the Differential amplifier one from two pulses separated by a pause duration (T3) (T2, T4) existing waveform (A) is formed.

15. Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the Output of the differential amplifier (5) with one (inverting) input of one Power amplifier (12) and with another (inverting) input of a second Power amplifier (17) is connected such that at the outputs of both Power amplifier connected electrodes (15, 19) a double stimulus voltage detachable is.

16. Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that between the output of the differential amplifier (5) and the input (s) of the Power amplifier (s) a multiplier (8) is connected, one input of which (8b) the ambipolar stimulation current curve (A) and its other input (8a) a rectified one or a medium-frequency carrier signal having a direct current component is.

17. Apparatus according to claim 16, characterized in that for generating of the medium-frequency carrier signal, a medium frequency generator (22) is provided is.

18. Device according to one or more of claims 1 to 17, characterized gekenllzeich that using two separately controlled power amplifiers (12, 17) to the patient over a total of four, preferably arranged crosswise Electrodes two medium-frequency trigger currents, preferably of the same amplitude, can be supplied are, wherein at least one of the carrier currents is modulated by the ambipolar stimulus current is.

19. Apparatus according to claim 13, characterized in that the frequency or phase modulation of the first medium-frequency carrier signal from the medium-frequency generator is a voltage-controlled oscillator to which the anXipolar stimulation current signal from Ausqanq of the differential amplifier (5) is fed and that the unmodulated or modulated second carrier via a separate line (27) to the input of the second Power amplifier (17) is connected.

20. Apparatus according to claim 19, characterized in that for setting the depth of penetration into the tissue a device (29) for phase rotation of the unmodulated Carrier signal is provided, and that for superimposing the phase-shifted carrier signal a differential amplifier (28) is provided by the modulated carrier signal.

21. Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that that for the amplitude modulation of the first medium-frequency carrier signal the one Input of the multiplier of the unmodulated carrier and the other input of the awtipolar stimulation current (A) is supplied that the output of the multiplier (8) with the input of one of the power amplifiers (12) and the input of the other power amplifier (17) with the second, unmodulated or modulated via a second modulator (8 ") Carrier sign is connected.

22. Device according to one or more of claims 1 to 21, characterized characterized that for preferably on the course of the ambipolar stimulation current curve (A) matched phase jump generation around 1800 of the second medium-frequency carrier signal an analog switch, multiplier or modulator (8 ") in the connection line is arranged from the center frequency generator (22) to the second output amplifier (17), the differential amplifier leading from the output of the ambipolar stimulation current (A) (5) is switched.

23. Device according to one or more of claims 1 to 22, characterized characterized in that all control inputs and outputs have galvanic isolators (Optocoupler 20) can be connected to at least one other device in such a way that the stimulation electrodes of both devices can be connected in series or four with two devices Electrodes can be operated.

24. Device according to one of claims 1 to 23, characterized in that that for orthotic formation Proqrammabfolqen for movement sequences containing memory are provided for time-multiplexed stimulation of a patient.

25. Apparatus according to claim 24, characterized in that the programs arithmetic units are assigned for the memory containing the movement sequence, the arbitrary areas of a patient supply stimulus pulse trains that the arithmetic units Sensors (myopotential sensors, potentiometers on support rails, strain gauges) for movement feedback are assigned to generate coordinated muscle movements.