DE3047402A1 - Electric stimulation therapy instrument - generates AC with asymmetrical waveform to reduce risk of electrode burns - Google Patents
Electric stimulation therapy instrument - generates AC with asymmetrical waveform to reduce risk of electrode burnsInfo
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Abstract
Description
Be s hre ibung:Discussion:
Reizstromtherapiegerät für die Elektrostimulation.Electrical stimulation therapy device for electrical stimulation.
Die Erfindung betrifft ein Reizstromtherapiegerät spezieller ~biphasischer' Impulsform (Abb 1), als Ein-, Zwei- und Mehrkanalgerät mit einstellbarer Amplitudenmodulation (Dauer und Höhe) des Impulses, insbesondere für die funktionelle Elektrostimulation der Muskulatur und der Nerven.The invention relates to a stimulation current therapy device of special 'biphasic' Pulse shape (Fig. 1), as one, two and multi-channel device with adjustable amplitude modulation (Duration and level) of the impulse, especially for functional electrical stimulation the muscles and the nerves.
Mit diesem Reizstromtherapiegeräten soll erstens eine funktionelle Elektrostimulation zB. der Unterarmstrecker bei Patienten mit Elemiplegie durchgeführt werden, um die Innervation der Strecker zu stärken und den Spasmus der Beuger zu senken; oder zweitens bei atrophischen Muskeln soll eine Muskelkräftigung durch die Stimulation erreicht werden.With this stimulation current therapy device, a functional Electrostimulation e.g. performed the forearm extensor in patients with elemiplegia to strengthen the extensor innervation and to tighten the flexor spasm reduce; or secondly, in the case of atrophic muscles, the aim is to strengthen the muscles the stimulation can be achieved.
Es sind Reizstromtherapiegeräte bekannt, die amplitudenmodu1Re lierte ~menophasische' Impulse dreieckiger und oder rechteckig ger Form abgeben. Diese Geräte werden stromkonstant = c.c.There are electrical stimulation therapy devices known which modulate the amplitude 'Menophasic' impulses triangular and / or rectangular in shape. These Devices are constant current = c.c.
meist in Europa, oder spannungskonstant = c.v., in Nordamerika, gebaut. Es wurde ca 1974 von Peter Suhel in einer Monographie der medizinischen Fakultät der Universität Lublijana(Juguslavien) ein» ~biphasischex' Spannungsimpuls vorgeschlagen.mostly in Europe, or constant voltage = c.v., in North America. It was published in 1974 by Peter Suhel in a monograph of the medical faculty the University of Lublijana (Juguslavia) proposed a biphasic voltage pulse.
Bei diesen Impulsen führt einerseits die galvanische Belastung ( ausgenommen der von P. Suhel vorgeschlagene Impuls ) zur Begrenzung der Stimulationszeit auf ca 15 min ja nach der Stromstärke. With these pulses, on the one hand, the galvanic load ( except for the impulse proposed by P. Suhel) to limit the stimulation time to about 15 minutes depending on the current strength.
Da das menschliche Gewebe elektrisch gesehen ein Widerstand -Kondensator-Netzwerk darstellt (Abb 7), führen die scharfen Strom- bzw Spannungsänderungen zu hohen sensiblen Belästigunge durch Lade- und Entlade ströme der Gewebskondensatoren. Dadurch wird zD, bei Patienten mit Hemiplegie durch das Elektrodenbrennen teilweise der Spasmus erhöht, statt wie gewünscht abgesenkt und bei der Stimulation der atrophischen Muskulatur wird die Kontraktionskraft durch das Elektrodenbrennen und nicht durch die Anspannung der Muskulatur begrenzt. From an electrical point of view, human tissue is a resistor-capacitor network (Fig. 7), the sharp changes in current or voltage lead to highly sensitive ones Nuisance caused by charging and discharging currents of the fabric capacitors. This will For example, in patients with hemiplegia, the burning of the electrodes sometimes causes the spasm increased instead of decreased as desired and with the stimulation of the atrophic muscles the force of contraction is generated by the burning of the electrodes and not by the tension the muscles are limited.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese Nebenwirkungen deutlich zu mindern und die Therapie sicherer zu gestalten, da bei unachtsamen Bedienungspersonal Verätzunge#n unter den Elektroden möglich sind.The object of the invention was to make these side effects clear to reduce and to make the therapy safer, since careless operating personnel Chemical burns are possible under the electrodes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Stromimpuls einer speziellen ~biphasischen' Form durch einen Impulsgenerator erzeugt wird. Dieser Impuls mit einem positiven Impulsanteil und einem negativen erfüllt die Bedingung: JJ+.dt dt+in+JJ#.dt = 0 (Abb 1).This object is achieved according to the invention in that a current pulse of a special 'biphasic' form is generated by a pulse generator. This Pulse with a positive pulse component and a negative one fulfills the condition: JJ + .dt dt + in + JJ # .dt = 0 (Fig 1).
Der Impulsgenerator besteht aus einem Dreieckimpulsgenerator mit nachfolgender Impulsformerstufe. Diese ist durch eine R-C-L-Kombination am Eingang und zwei separat einjustierbaren Ausgangsverstärkern für den Plus- und Minusanteil des Impulses gekennzeichnet, dadurch kann das Übertragungsverhalten bei verschiedenen Impulsläiigen (T1) linearisiert werden.The pulse generator consists of a triangular pulse generator with a following Pulse shaper stage. This is separated by an R-C-L combination at the entrance and two adjustable Output amplifiers for the plus and minus components of the impulse, which can change the transmission behavior at different Impulse waves (T1) can be linearized.
Um die Vorteile dieses 'Biphasischen' Impulses voll atlsnutzell zu können, wurde die Hüllkurve der ÄiTiplitudentnodulation eines jeden Kanales ( 1 bis mehrere ) einem Trapez mit gleicher Anstiegs und Abfallzeit (Abb 3) angeglichen, da sich gezeigt hat, daß bei der Stimulation von zu Spasmen neigenden Patienten mit herkömmlichen Geräten oft unerwünschte Reflexe ausgelöst werden durch den zu schnellen Abfall der Amplitudenhüllkurve.To take full advantage of this 'biphasic' pulse the envelope of the Tiplitude modulation of each channel (1 up to several) matched to a trapezoid with the same rise and fall time (Fig 3), as has been shown to be useful in stimulating patients prone to spasms with conventional devices often unwanted reflexes are triggered by the too rapid decay of the amplitude envelope.
Je nach der Belastbarkeit des therapierten Muskels soll auch das Verhältnis der Schwelldauer ( T1Sch) zur Schwellpause variabel sein. Dieses wurde durch einen Nachregler für T1Schw = 1/4 bis ca 3/4 der Schwellperiodendauer gelöst (Abb3). Depending on the resilience of the muscle being treated, this should also be the case The ratio of the duration of the swelling (T1Sch) to the swelling pause can be variable. This was solved by a readjustment for T1Schw = 1/4 to about 3/4 of the threshold period (Fig 3).
Bei Zweikanalgeräten ist es wichtig, daß die Überlappung der Schwelldauern für beide Kanäle nachregelbar ist, da jeder Patient eine unterschiedliche Reizschwelle hat (Abb 4). Es kann so genau zB ein IIIJgen tirid abwechselndes S6reCkell ZlZ des El1iegelenkes durch die Stimulatiolt der -~Muskeln der Oberschenkelvorder seite durch einen Kanal und der Muskulatur der Oberscllenkelrtickseite durch den zweiten Kanal erreicht werden, Bei Mehrkanalgeräten kann durch die verschieden einstellbaren Totzeiten der Schwelldauern der verschiedenen Kanäle ein komplexer Bewegungsvorgang nachgeahmt werden, da die Kanäle genau so einstellbar sind, wie es eine gut abgestimmte Bewegung erfordert.(Abb 5). In the case of two-channel devices, it is important that the threshold periods overlap can be readjusted for both channels, since each patient has a different stimulus threshold has (Fig 4). Thus, for example, an alternating S6reCkell ZlZ des Through the stimulation of the muscles of the anterior thigh through one canal and the muscles of the thigh joint through the second Channel can be achieved, with multi-channel devices can be set through the different Dead times of the swell periods of the various channels are a complex movement process can be mimicked, as the channels are just as adjustable as a well-tuned one Requires movement (Fig 5).
Die mit der Erfindung erziehlbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die mögliche Muskelanspannung deutlich höher ist als die mit herkömmlichen Vergleichsgerätem erzielbare bei gleicher subjektiver Belästigung des Patienten ( Eine eigene Untersuchung an 6 Massageschülerinnen - Durchschnittsalter ca 20 Jahre - ergab eine durchnittliche Mehranspannung bei gleicher subjektiver Belästigung von ca 43% bei der Stimulation des Muskulus quatriceps femoris. Eigener noch unveröffentlicher Versuch vom 10.5.81.), d, h. bei gleicher Anspannung ist die subjektive Belästigung niedriger und somit auch die als Nebenwirkung zu sehende Erregung von Wegzihhreflexen.The advantages that can be achieved with the invention are particular in the fact that the possible muscle tension is significantly higher than that with conventional ones Comparison devices achievable with the same subjective annoyance of the patient (Our own study on 6 massage students - average age approx. 20 years - resulted in an average increased tension with the same subjective annoyance of about 43% when stimulating the quatriceps femoris muscle. Own still unpublished Experiment from May 10th, 1981), i.e. with the same tension is the subjective annoyance lower and thus also the excitation of distant reflexes, which can be seen as a side effect.
Die Therapie sicherheit ist deutlich erhöht durch den Wegfall der galvanischen Belastung der Haut. Therapy safety is significantly increased by the elimination of the galvanic exposure of the skin.
Bei der Stimulation von atrophischer Muskulatur ist nicht das Elektrodenbrennen die Grenze der aplizierbaren Spitzenstromstärke sondern die mögliche Muskelanspannung. When stimulating atrophic muscles, there is no electrode burning the limit of the applicable peak current strength but the possible muscle tension.
Die Reizver@@@hältnisse sind klarer, da die Lade- und Entladeströmean einer vom Anmelder gebauten Ersatzschaltung (Abb 7 und 8) bei dem neuen speziellen A biphasischen' Impuls deutlich geringer sind als bei den Dreieck- oder Rechteckimpulsen der herkömmlichen Reizstromtherapiegeräten.The conditions are clearer, since the charging and discharging currents an equivalent circuit built by the applicant (Fig 7 and 8) in the new special A biphasic 'pulse are significantly lower than with the triangular or square pulses conventional electrical stimulation therapy devices.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Abb 9 als Zweikanalgerät dargestellt.An exemplary embodiment is shown in Fig. 9 as a two-channel device.
Abb 1 Impulsform des speziellen ~biphasischen' Impulses Abb 2 Schaltung des Impulsgenerators mit Impulsformer Abb 3 Hüllkurve der Amplitudenmodulation - allgemein-Abb 4 Hüllkurve der Amplitudenmodulation bei 2 Kanälen Abb 5 Hüllkurve der Amplitudenmodulation bei mehreren Kanälen Abb 6 Schaltung der Ausgangsstufe Abb 7 Schaltung zur Bestimmung der elektrischen Parameter des menschlichen Gewebes Abb 8 Ersatzschaltung des menschlichen Gewebes und Ableitungsl bei verschiedenen Impulsen Abb 9 Blockdiagramm eines ausgefillirten 2-Kanal-Gerätes Abb 10 Schaltung des Taktgenerators für die Schwellzeit Abb 11 Schaltung des Nadelimpulsformers zur Ansteuerung des @@@@@@kurvenformers Abb 12 Schaltung des @@@kurvenformers Abb 13 Schaltung des Multiplizierers zur Amplitudenrnodulation des speziellen ~biphasischen' Impulses LeerseiteFig 1 Pulse shape of the special 'biphasic' pulse Fig 2 Circuit of the pulse generator with pulse shaper Fig 3 Envelope of the amplitude modulation - general-Fig 4 Envelope of the amplitude modulation with 2 channels Fig 5 Envelope the amplitude modulation with several channels Fig 6 Circuit of the output stage Fig 7 Circuit for determining the electrical parameters of human tissue Fig 8 Equivalent circuit of human tissue and derivation in various Impulse Fig 9 Block diagram of a completed 2-channel device Fig 10 Circuit of the clock generator for the threshold time Fig 11 Circuit of the needle pulse generator for Control of the @@@@@@ curve former Fig 12 Switching of the @@@ curve former Fig 13 Circuit of the multiplier for amplitude modulation of the special 'biphasic' Impulse Blank page
Claims (3)
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DE19803047402 DE3047402A1 (en) | 1980-12-16 | 1980-12-16 | Electric stimulation therapy instrument - generates AC with asymmetrical waveform to reduce risk of electrode burns |
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