DE3228976A1 - Pneumatische steuereinrichtung fuer eine massagevorrichtung - Google Patents

Description

DIPL-PHYS. F. ENDLICH If germer.ng" 3. Aug. 1982 E/m

PATENTANWALT

MÖNCHEN 84 36 38

XSESSf "ATENDUCH MÖNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENOLICH, POSTFACH, D-8034 GERMERING

TELEX: 52 1730 pate d

Meine Akte: J-5O2O

Anmelderin: Jobst Institute Inc., Toledo, Ohio, USA

Pneumatische Steuereinrichtung für eine Massagevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuereinrichtung für eine Massagevorrichtung mit einer ersten, einen Körperteil aufnehmenden aufblähbaren Kammer, die von einer zweiten aufblähbaren Kammer umgeben ist.

Für medizinische Behandlungszwecke ist es bekannt, daß Druckausübung bei der Behandlung von Ödemen an Körperteilen oder bei therapeutischen prophylaktischen Behandlungen zur Verhinderung von Thrombosen vorteilhaft ist. Es sind zwei ,Arten von pneumatischen Massagevorrichtungen bekannt. Bei der einen Art findet eine einzige Kammer Verwendung, um eine gleichmäßige Druckausübung auf den Körperteil zu verursachen. Bei der zweiten Art finden eine Anzahl von Kammern Verwendung, bei denen jeweils eine Kammer aufgebläht wird, beginnend am Ende der/en?ferntesten Teil des Körperteils umgebenden Vorrichtung, bis alle Kammern aufeinanderfolgend aufgebläht sind. Bei einigen Vorrichtungen werden alle Kammern auf einen gleichförmigen Druck aufgebläht, während bei anderen die entfernteste Kammer auf den höchsten Druck und die folgenden Kammern auf einen fortschreitend niedrigeren Druck aufgebläht werden, um einen Druckgradienten zu verursachen. Bei allen Vorrichtungen der genannten Art findet eine elektrisch oder mechanisch betätigte pneumatische Steuereinrichtung Verwendung.

Bei einer bekannten Massagevorrichtung (US-PS 2 781 041) finden eine Anzahl von Manschetten Verwendung, die aufeinanderfolgend aufgebläht werden. Das Aufblähen und die Entlüftung werden durch ein Verteilerventil gesteuert, welches die Manschetten aufeinanderfolgend mit einer Druckluftquelle verbindet und alle Manschetten gleichzeitig entlüftet.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 3 811 431), die zur Unterstützung des Blutkreislaufs bei einem bettlägrigen Patienten dient, findet eine Anzahl von Paaren von Manschetten Verwendung, die entlang den Beinen des Patienten angeordnet werden. Die Manschetten werden aufeinanderfolgend mit Hilfe eines drehbaren Ventilglieds aufgebläht, das taktgesteuert angetrieben wird. Zur Steuerung eines Regulierventils für . die Druckluftquelle findet eine Druckmesseinrichtung Verwendung.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US-PS 3 892 229) erfolgte eine intermittierende Druckausübung auf die Beine eines Patienten. Die Steuereinrichtung enthält ein Regulierventil zur Verringerung des Drucks der Druckluftquelle und ein einstellbares Dosierventil zur Steuerung der Durchflußrate, um eine zeitliche Steuerung des Druckaufbaus bei jedem Pulsschlag zu ermöglichen. Zur Steuerung des maximal zulässigen Drucks für jeden ein Bein umgebenden Teil der Vorrichtung sind einstellbare Rückschlagventile vorgesehen. Am Ende jeden Pulsschlags erfolgt eine Entlüftung. Die Steuereinrichtung enthält eine Zeitgebereinrichtung, damit die Impulse in alternierenden regulären Intervallen an dem betreffenden Beinteil ausgeübt werden, welche Zeitgebereinrichtung ein Ventil mit zwei Membranen enthält, um die abwechselnde Ladung und Entladung von zwei akkumulierenden Tanks automatisch regulieren zu können, wobei jeder Tank mit Hilfe einer vorherbestimmten Druckanstiegsrate die Impulse zu dem betreffenden Beinteil steuert.

Es ist ferner eine Massagevorrichtung bekannt (US-PS 4 013 069), bei der eine Hülse mit einer Anzahl von Druckkammern vorgesehen ist, die entlang der Länge der Hülse in Richtung auf das Herz des Patienten angeordnet sind. Dabei finden pneumatische Zeitgebereinrichtungen Verwendung, um das Aufblähen und Ent-

lüften der Manschetten zu steuern.

Durch die Erfindung wurde ein Steuersystem für eine pneumatische Massagevorrichtung geschaffen, bei der die Strömungsraten in und aus den Kammern der Vorrichtung, sowie der in den Kammern erzeugte Druck eine spezielle Steuerung erfordert. Elektrisch betätigte Magnetventile sind vorgesehen, um eine vorherbestimmte Sequenz von Arbeitsvorgänge zu ermöglichen. Anfänglich werden alle Kammern entlüftet und der Eingangsdruck der Vorrichtung wird reguliert oder sonstwie auf einen vorherbestimmten Maximalwert begrenzt. Nach einer Aktivierung gelangt die Druckluft zu einer inneren Kammer mit einer Rate, die durch eine Drosseleinrichtung gesteuert wird. Der Durchfluß dauert an, bis der Druck in der Kammer einen vorherbestimmten Wert erreicht hat. Dann werden die Magnetventile erregt, um die Druckluftzufuhr zu der Kammer zu beenden und die Druckluft einer äußeren Kammer zuzuführen. Das Aufblähen der äußeren Kammer wird durch eine Drosseleinrichtung gesteuert. Die Druckluftzufuhr zu der äußeren Kammer erfolgt bis ein anfänglicher Druckwert des wellenförmigen Druckverlaufs in der äußeren Kammer erisLcht wird, welcher Druck durch einen Druckwandler nachgewiesen wird.

Beim Erreichen dieses Druckwerts werden die Spulen erregt, um eine Entlüftung der inneren Kammer zu ermöglichen, während die äußere Kammer weiterhin aufgebläht wird. Die Beibehaltung oder der Aufbau von Druck in der äußeren Kammer verursacht, daß die innere Kammer kollabiert und eine dynamische Druckwelle auf den Körperteil ausgeübt wird, die in Abhängigkeit von der Aufblähung der äußeren Kammer zu den Entlüftungsraten der inneren Kammer..wandert. Es erfolgt eine Druckluftzufuhr in die äußere Kammer, bis der darin aufgebaute Druck einen Enddruck erreicht, der durch den Druckwandler nachgewiesen wird. Sobald der Enddruck erreicht ist, werden die Spulen erregt,um die Druckluftzufuhr zu unterbrechen und beide Kammern abzudichten. Deshalb kann durch die Vorrichtung eine gleichförmige Druckausübung auf den darin enthaltenen Körperteil erfolgen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine pneumatische Steuerein-

richtung für eine Massagevorrichtung anzugeben, die eine dynamische Druckausübung mit einem wellenförmigen Verlauf ermöglicht^ um einen verbesserten therapeutischen Effekt zu erzielen. Ferner soll eine elektrische Steuerschaltung zur Steuerung der pneumatischen Steuereinrichtung zu Erzielung der dynamischen Druckausübung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Innenwand einer inneren Kammer einer Massagevorrichtung gemäß der Erfindung in einem aufgewickelten Zustand der Kammer;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht da: äußeren Kammer der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der zusammengerollten Kammer entsprechend Fig. 1, welche in die äußere Kammer in Fig. 2 eingesetzt ist;

Fig. 4A - 4D schematische Schnittansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise der dynamischen Massagevorrichtung in Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der pneumatischen Steuereinrichtung für die Vorrichtung in Fig. 3; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild der elektrischen Steuerschaltung für die pneumatische Steuereinrichtung in Fig. 5.

Die in Fig. 3 dargestellte innere Kammer 10 ist in Fig. 1 in einem aufgewickelten Zustand dargestellt. Die innere Kammer 10 enthält eine Anzahl von sich verjüngenden rohrförmigen Kammern 12, die entlang ihrer Längskanten miteinander verbunden sind, um Segmente eines Ringkörpers zu bilden. Die sich konisch verjüngende Kammer 10 ist vorzugsweise aus einem flexiblen luftdichten Material wie aus mit Urethan überzogenem Nylonmaterial hergestellt und im wesentlichen als flache Blase ausgebildet. Eine Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 14 sind mit den gsgsnüberliegenden Seiten der Kammer 10 verschweißt. Die Rippen begrenzen die rohrförmigen Kammern 12 und verhindern

einen Durchtritt von Luft zwischen diesen Kammern. Jede Rippe 14 erstreckt sich nach unten zu einem inneren Ende 16 der Kammer 10, so daß alle Kammern 12 an ihren inneren Enden gegeneinander abgedichtet sind.

Das andere Ende jeder Rippe endet in einem vergrößerten Dichtungsbereich 18, welcher einen Abstand von dem äußeren Ende 20 der Kammer 10 aufweist. Durch die Abdichtbereiche 18 wird ein Aufreißen der verschweißten Rippen beim Aufblähen der Kammer 10 verhindert. Da sich die Rippen 14 nicht vollständig zu dem äußeren Ende 20 der Kammer 10 erstrecken, verbindet ein gemeinsamer Blasenbereich die Enden der Kammern 12, so daß Luft "zwischen diesen hindurchströmen kann. Der gemeinsame Blasenbereich der Kammer 10 ist mit einem.flexiblen Schlauch 22 verbunden.' Der Schlauch 22 verbindet die Kammer 10 mit einer Druckluftquelle oder einer sonstigen Druckgasquelle, und ermöglicht auch eine Entlüftung der Kammer 10. Das äußere Ende der Kammer 10 kann mit einer Befestigungseinrichtung 24 zur Befestigμng der Kammer 10 an anderen Teilen der Vorrichtung versehen sein.

Fig. 2 zeigt eine aufblähbare äußere Kammer 26, die eine flexible luftdichte Blase enthält, die auf der Oberseite offen und am Boden geschlossen ist. Die äußere Kammer 26 kann eine zur Aufnahme eines Fußbereichs dienende Erweiterung aufweisen. Die Kammer 26 ist mit einem Schlauch 28 verbunden, der zum Anschluß an die Druckluftquelle dient und eine Entlüftung dieser Kammer ermöglicht. Das offene Ende der Kammer 2 6 kann mit einer Befestigungseinrichtung 30 zur lösbaren Befestigung der Kammer 26 an dem äußeren Ende 20 der inneren Kammer 10 versehen sein. Die beiden Befestigungseinrichtungen 2 4 und 30' können in an sich bekannter Weise aneinander lösbar befestigt sein.

Fig. 3 zeigt die zusammengebaute Massagevorrichtung. Die aus fig. 1 ersichtlichen Längskanten werden angrenzend aneinander angeordnet, so daß sich der Mantel eines Kegelstumpfs ergibt. Die in die äußere Kammer 26 eingesetzte innere Kammer 10 wird mit dieser entlang dem oberen Ende beispielsweise durch Befestigungseinrichtungen 24 und 30 der dargestellten Art ver-

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bunden. Das offene Ende der äußeren Kammer 26 hat etwa denselben Durchmesser wie das äußere Ende 20 der inneren Kammer 10. Die Vorrichtung kann auch eine Auskleidung aus elastischem kompressiblem Material enthalten, die am oberen Ende an den beiden Kammern befestigt ist und sich entlang der Innenfläche der inneren Kammer erstreckt. Das untere Ende der Auskleidung kann an dem Boden der äußeren Kammer befestigt werden.

Anhand der Fig. 4A - 4D soll ein Arbeitszyklus der beschriebenen dynamischen Massagevorrichtung beschrieben werden. Die pneumatische Steuereinrichtung und die elektrische Steuerschaltung sollen später erläutert werden. Ein in gestrichelten Linien dargestellter Arm wird in den Innenraum der Vorrichtung eingeführt und die innere Kammer 10 wird aufgebläht, um eine halbversteifte Struktur zu bilden, wie in fig. 4A darr gestellt ist. Die Kammer 10 umgibt den Arm, übt aber keinen Druck auf diesen aus. Wenn der Druck in der Kammer 10 ein . vorherbestimmtes Niveau erreicht, wird die Druckluftzufuhr durch den Schlauch 22 unterbrochen. Während die Kammer 10 vollständig aufgebläht bleibt, wird Druckluft in die äußere Kammer 2 6 zugeführt, so daß diese eine Druckkraft auf die Aussenseite der inneren Kammer 10 ausübt. Diese zusammendrückende Kraft steigt an, wenn der Luftdruck in der äußeren Kammer 26 weiter erhöht wird. Die Steifigkeit der aufgeblähten inneren Kammer 10 wirkt jedoch der zusammendrückenden Kraft entgegen, die auf den Arm durch die äußere Kammer 26 ausgeübt wird.

Wenn der Druck in der äußeren Kammer 26 einen ersten vorherbestimmten Wert erreicht, der typischerweise geringer als der Druck in der ersten Kammer 10 ist, wird ein Ventil andern Schlauch 22 geöffnet, um Druckluft in der inneren Kammer 10 in die Atmosphäre austreten zu lassen. Durch die Druckabnahme in der inneren Kammer 10 verliert diese ihre Steifigkeit. Gleichzeitig wird die äußere Kammer 26 weiterhin aufgebläht und übt eine ansteigende zusammendrückende Kraft auf die Außenfläche der inneren Kammer 10 aus, bis die innere Kammer 10 in Richtung auf den Arm zusammengedrückt wird, wie in Fig. 4B dargestellt ist. Wegen der sich konisch verjüngenden Aus-

bildung der Kammer 10 hat der Bereich in der Nähe der Innenkante 16 eine geringere Oberflächengröße/ die dem Druck der Druckluft in der inneren Kammer 10 ausgesetzt ist, so daß dies der schwächste Teil der Kammer 10 ist. Deshalb wird die kleinere Innenkante 16 der Kammer 10 aufgrund der durch die äußere Kammer 26 ausgeübten Kraft zuerst zusammengedrückt.

Beim folgenden Aufblähen der äußeren Kammer 26 und dem Entlüften der inneren Kammer-10 wird die innere Kammer 10 weiter in Richtung auf ihr äußeres Ende zusammengedrückt. Als Folge davon wird eine dynamische Druckwelle auf den Körperteil ausgeübt. In dem Bereich/ in dem die Kammer 10 teilweise zusammengedrückt wird, wird ein Druck auf den Körperteil ausgeübt, der sich von dem Atmosphärendruck an der Stelle ändert, an der die Kammer noch nicht zusammengedrückt wird bis zu der Berührungsstelle mit dem Körperteil, auf den vollständigen Druck der äußeren Kammer 26 an der Stelle, wo die innere Kammer 10 vollständig zusammengedrückt ist und einen geringen oder keinen Widerstand gegen die Ausdehnung der äußeren Kammer 26 ausübt. Das Aufblähen der äußeren Kammer 26 und das Entlüften der inneren Kammer 10 werden derart eingestellt, daß ein allmähliches Zusammendrücken von dem kürzeren inneren Ende 16 her zu dem größeren äußeren Ende 20 der inneren Kammer 10 erfolgt, wie in Fig. 4C dargestellt ist. Diese gesteuerte Bewegung beim Zusammendrücken ermöglicht, daß der Druck in der äußeren Kammer 26 entlang dem Umfang a'jf das eingesetzte Körperglied in Bereichen ausgeübt wird, wo die innere Kammer 10 zusammengedrückt ist, verhindert aber eine Berührung in Umfangsrichtung in Bereichen, wo die innere Kammer 10 noch versteift ist und noch nicht zusammengedrückt wird.

Der dynamische Zyklus wird beendet, wenn die äußere Kammer 26 vollständig aufgebläht ist, wie in Fig. 4D dargestellt ist. Die innere Kammer 10 ist dann entweder vollständig entlüftet oder enthält ein gewisses Luftvolumen bei dem Druck der äußeren Kammer, wenn der Enddruck in der äußeren Kammer erreicht ist. Dann ist die innere Kammer 10 gegen den Körperteil zusammengedrückt und wirkt nicht mehr dem durch die äußere Kammer 26 ausgeübten Druck entgegen. Deshalb wird der Körperteil dem gesam-

ten Druck ausgesetzt, der durch die äußere Kammer 26 ausgeübt wird. Dann werden beide Schläuche 22 und 2 8 blockiert um bis zum nächsten Zyklus den ausgeübten Druck in den beiden Kammern beizubehalten.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der pneumatischen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Eine Druckluftguelle 32 liefert den Eingangsdruck für das System und wird reguliert oder sonstwie begrenzt, um einen vorherbestimmten maximalen Luftdruck zu erzeugen. Die Druckluft gelangt von der Druckluftquelle 32 zu dem Eingang eines Zweiwegeventils 34. Das Ventil 34 leitet die Druckluft zu einem von zwei Einlassen 34-1 und 34-2. Das Ventil 34 öffnet normalerweise zu dem Einlaß 34-1 und wird auf den anderen Einlaß 34-2 durch eine erste Spule 36 umgeschaltet. Der Einlaß 34-1 ist mit einer Drosseleinrichtung verbunden. Die Drosseleinrichtung 38 reguliert den Durchfluß auf eine., vorherbestimmte Rate. Die Drosseleinrichtung 38 ist eine Drosseleinrichtung bekannter Art, die durch eine Feder betätigt sein kann. Die Drosseleinrichtung 38 ist mit einem Einlaß 40-1 eines Zweiwegeventils 40 verbunden. Das Ventil 40 ist normalerweise offen zu einem Einlaß 40-2 und wird zu dem Einlaß 40-1 durch eine zweite Spule 42 umgeschaltet. Der andere Einlaß 40-2 des Ventils 40 ist mit einer Entlüftungsleitung zum Entlüften der äußeren Kammer 26 verbunden. Der Einlaß des Ventils 40 ist mit dem Schlauch 28 zum Aufblähen und Entlüften der äußeren Kammer 26 verbunden, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll.

Der andere Einlaß 34-2 des Ventils 34 ist mit einer Drosseleinrichtung 44 verbunden, die wie die Drosseleinrichtung 38 ausgebildet sein kann. Der Einlaß 34-2 ist auch mit einem Druckausgleichsbehälter 46 verbunden. Die Drosseleinrichtung 44 ist mit einem Einlaß 48-1 eines Zweiwegeventils 48 verbunden. Das Ventil 48 ist normallerweise zu einem Einlaß 48-2 offen und wird zu dem Einlaß 48-1 durch eine dritte Spule 50 umgeschaltet. Der Einlaß des Ventils 48 ist mit dem Schlauch 22 zum Aufblähen und Entlüften der inneren Kammer 10 verbunden. Der Einlaß des Ventils 48 ist auch mit einem Druckschalter 52 verbunden, dessen Funktion noch erläutert werden soll. Der andere Einlaß 48-2 des Ventils 48 ist über ein Rückschlagventil 54

mit einer Drosseleinrichtung 56 verbunden. Das Rückschlagventil 54 ermöglicht einen Durchfluß von Druckluft in eine Richtung von dem Einlaß 48-2 zu der Drosseleinrichtung 56. Die Drosseleinrichtung 56 ist mit einem Einlaß eines Zweiwegeventils 58 verbunden, das normalerweise zu einem Einlaß 58-1 öffnet und zu einem anderen Einlaß 58-2 durch die erste Spule 36 umgeschaltet wird. Der Einlaß 58-1 des Ventils 58 ist mit einer Entlüftungsleitung zur Verbindung der inneren Kammer 10 mit der Atmoshäre verbunden. Der andere Einlaß 58-2 des Ventils 58 ist mit dem Schlauch 28 zum Aufblähen und Entlüften der äußeren Kammer 26 verbunden. Der Einlaß 58-2 ist auch über eine Drosseleinrichtung 60 mit einem Druckwandler 62 verbunden. Die Arbeitsweise der pneumatischen Steuereinrichtung in Fig. 5 soll später näher erläutert werden.

Fig. 6 zeigt die elektrische Steuerschaltung für die beschriebene Steuereinrichtung. Der Druckwandler 62 erzeugt ein Eingangssignal für die elektrische Steuerschaltung. Der Druckwandler 62 kann eine übliche Brückenschaltung in Verbindung mit einer Dehnungsmeßeinrichtung enthalten. Der Druckwandler 62 erzeugt ein Analogsignal, welches den Betrag des Luftdrucks in der äußeren Kammer 26 wiedergibt. Das Ausgangssignal des Druckwandler 62 wird einem Verstärker 64 zugeführt. Eine Einstelleinheit 66 ist mit dem Verstärker 64 verbunden, um ein veränderliches Bezugsniveau einstellen zu können, das eine Einjustierung des Ausgangssignals des Verstärkers 64 auf Null ermöglicht, wenn der Druck in der äußeren Kammer 26 gleich dem Luftdruck in der Umgebung ist. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist mit einem A/D-Wandler 68 verbunden. Der A/D-Wandler 68 wandelt das Analogsignal- des Verstärkers 6 4 in ein Digitalsignal um, welches zum Antrieb einer digitalen Anzeigeeinrichtung 70 dient. Die Anzeigeeinrichtung 70 liefert eine sofortige optische Anzeige des Drucks in der äußeren Kammer 26. Das Ausgangssignal des Verstärkers 64 wird auch einem ersten Komparator 72, einem zweiten Komparator 74 und einem dritten Komparator 76 zugeführt. Die Komparatoren 72, 74 und 76 erzeugen Steuersignale, welche zur Erregung der Spulen 36, 42 bzw. 50 dienen.

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Der Druckschalter 52 liefert ein zweües Eingangssignal für die Steuerschaltung. Der Druckschalter 52 kann ein druckempfindlicher Membranschalter sein, der geschlossen wird, wenn der Druck in der inneren Kammer 10 einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Der Druckschalter 52 ist über eine Leitung H mit einer Einstelleinheit 78 und einer Einstelleinheit 80 verbunden. Ein Wählschalter 82 ist ebenfalls rat der Leitung H verbunden. Die Einstelleinheit 80 für ein Enddruckniveau liefert ein zweites Eingangssignal für den ersten Komparator 72. Die Einstelleinheit 78 für einen Druck mit einem hohen Niveau liefert ein zweites Eingangssignal an den zweiten'Komparator 74. Eine Einstelleinheit 84 für das Druckniveau des wellenförmigen Druckverlaufs liefert ein zweites Eingangssignal an den dritten Komparator 76. Die Einstelleinheiten 78, 80 und84 können Spannungsteiler enthalten, die individuell einstellbar sind, um die unterschiedlichen Betriebsparameter des Systems einzustellen, wie noch näher erläutert werden soll. Jede der Einstelleinheiten 78, 80 und 84 erzeugt ein elektrisches Signal mit einer vorherbestimmten Spannung für den betreffenden Komparator, welches Spannungssignal dann mit dem verstärkten Drucksignal verglichen wird, das von dem Druckwandler 62 und dem Verstärker 64 abgegeben wird.

Jeder Komparator kann zwei in Reihe geschaltete Komparatoren der im Handel erhältlichen Art enthalten. Jeder Komparator erzeugt ein niedriges Signal, wenn das Signal von der betreffenden Einstelleinheit größer als das verstärkte Signal von dem Druckwandler 62 ist. Jeder Komparator erzeugt ein hohes Signal, wenn das verstärkte Signal von dem Druckwandler 62 größer als oder .gleich dem Signal von der betreffenden Einstelleinheit ist. Der Ausgang des ersten Komparators ist über einen Inverter 86 mit der ersten Spule 36 verbunden. Der zweite und der dritte Komparator 72 und 76 and direkt mit der zweiten Spule 42 bzw. der dritten Spule 50 verbunden. Wenn einer Spule ein niedriges Signal von einem Komparator zugeführt wird, wird das oder die betreffenden Ventile auf die normalerweise geschlossenen Einlasse umgeschaltet bis ein hohes Signal empfangen wird, zu welchem Zeitpunkt das oder die Ventile wieder in iire normalerweise offene Lage gelangen. Jeder Spule

- 14 36, 42 und 50 ist eine übliche Antriebsschaltung zugeordnet.

Der Ausgang des ersten Komparators 72 ist über eine Leitung E mit de,m Verstärker 64 rückgekoppelt. Wie später noch näher erläutert werden soll, wird ein Enddrucksignal ■verwendet, um den Nullpunkt des Verstärkers 64 zu verschieben, wie durch die Einstelleinheit 56 bestimmt wird, und um den tatsächlichen Luftdruck in der äußeren Kammer 26 anzuzeigen, sowohl wenn die äußere Kammer 26 aufgebläht wird als auch wenn die pneumatische Steuereinrichtung abgeschaltet wird.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 72 und 76 werden einer NAND-Schaltung 88 zugeführt.' Der Ausgang der NAND-Schaltung 88 ist über eine Leitung F mit einer Zeitgeberstmerlogik 90 verbunden. Die Steuerlogik 90 enthält einen bekannten Echtzeit-Taktzähler und eine Einrichtung zur Erzeugung von Taktsignalen für die Spulen, um ausgewählte Operationen der dynamischen Massagevorrichtung vorherbestimmten Zeitintervallen zuzuordnen. Die Steuerlogik 90 ist über eine Leitung G mit den Spulen 36, 42 und 50 verbunden. Die Steuerlogik 90 wird nur dann aktiviert, wenn die Komparatoren 72 und 76 gleichzeitig ein hohes signal erzeugen. Dieser Zustand tritt nur dann auf, wenn die äußere Kammer 26 vollständig aufgebläht ist und abgedichtet, und wenn die innere Kammer 10 entlüftet ist. Wenn die äußere Kammer 26 den vorherbestimmten Enddruck für den Körperteil erreicht, wird die Steuerlogik 90 aktiviert, um die Zeitspanne zu regulieren, während der der Körperteil mit Druck beaufschlagt wird.

Eine Einschaltzeiteinstelleinheit 92 und eine Ausschaltzeiteinstelleinheit 94 liefern Eingangssignale für die Steuerlogik 90. Die Einstelleinheit 92 enthält eine Einrichtung zur Einstellung der Zeitspanne, während der die äußere Kammer den Enddruck auf den Körperteil ausübt. Die Einstelleinheit 94 enthält eine Einrichtung zur Einstellung der Zeitspanne zwischen den Zyklen, während der die äußere Kammer keinen Druck auf den Körperteil ausübt. Die Einstelleinheit 92 und die Einstelleinheit 94 bestehen jeweils aus einem bekannten -Zeitgeber. Wenn das System abgeschaltet ist und die Spulen nicht erregt werden, sind die Ventile der pneumatischen Steuererrichtung

mit den normalerweise offenen Einlassen verbunden wie in Fig. 5 dargestellt ist. Deshalb verbindet das Ventil 40 die äußere Kammer 26 über den Schlauch 28 mit der Abzugsöffnung 40-2, so daß Druck in der äußeren Kammer durch Verbindung mit der Atmosphäre abgebaut wird. In entsprechender Weise ist das Ventil zu dem Einlaß 48-2 und das Ventil 58 zu dem Einlaß 58-1 offen, so daß irgendein Überdruck in der inneren Kammer 10 durch den Schlauch 22, das Rückschlagventil 54 und die Drosseleinrichtung 56 durch Verbindung mit der Atmosphäre abgebaut wird.

Im nichterregten Zustand können durch eine Bedienungsperson die verschiedenen Betriebsparameter des Systems eingestellt werden. Der Wählschalter 82 bestimmt, ob die Vorrichtung eine dynamische Druckwelle oder lediglich eine zusammendrückende Kraft auf den Körperteil ausübt. Wie im folgenden noch näher erläutert werden soll, erzeugt der Druckschalter 52 ein Signal, wenn ein vorherbestimmtes Druckniveau in der inneren Kammer 10 erreicht ist. Das von dem Schalter 52 erzeugte Signal aktiviert die Einstelleinheit 78 und die Einstelleinheit 80, so daß die vorherbestimmten Druckniveau -Bezugssignale an die Komparatoren 74 und 72 abgegeben werden. Wenn der Wählschalter 82 auf dynamische Betriebsweise eingestellt ist, ist die Schaltung geöffnet und hat keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Druckschalter'52. Wenn jedoch der Wählschalter 82 für eine statische Betriebsweise eingestellt ist, erzeugt der Schalter 82 kontinuierlich ein Aktivierungssignal für die Einstelleinheiten 78 und 80, wodurch der Druckschalter 52 von der Schaltung abgeschaltet wird. Bei Einstellung der statischen Betriebsart wird die Bildung von dynamischen Druckwellen verhindert und verursacht, daß die Massagevorrichtung nur eine pneumatische Druckkraft auf den Körperteil entsprechend der zeitlichen Steuerung durchführt.

Die Bedienungsperson stellt dann die beiden vorherbestimmten Druckbezugsniveaus ein. Die Einstelleinheit 84 bestimmt den Druck, bei dem die dynamische Druckwelle.anfänglich dem Körperteil zugeführt wird. Die Einstelleinheit 80 bestimmt den Druck, der dem Körperteil zugeführt wird, sobald die Vorrichtung vollständig aufgebläht ist. Die Einstelleinheit 78

wird derart voreingestellt, daß der Druck über dem schließlichen Enddruck bestimmt wird, bei dem die'äußere Kammer 26 mit der Atmosphäre verbunden wird. Das Hochdruckniveau ändert sich automatisch mit dem Enddruckniveau und wird auf einer vorherbestimmten Differenz über dem Enddruckniveau entsprechend der Einstellung durch die Bedienungsperson gehalten. Die äußere Kammer wird entlüftet, selbst wenn die Bedienungsperson die Enddruckeinstellung nach dem Aufblähen der äußeren Kammer verringert, falls der tatsächliche Druck in der äußeren Kammer gleich oder größer als das hohe Druckniveau ist.

Schließlich kann die Bedienungsperson das System auf eine zyklische Arbeitsweise mit vorherbestimmten Zeitintervallen einstellen. Die Einstelleinheit 92 bestimmt die Zeitspanne, während der der Enddruck der äußeren Kammer 26 dem Körperteil zugeführt wird. Die Einstelleinheit 94 bestimmt die Zeitspanne, während der kein Druck auf den Körperteil ausgeübt wird, wie zwischen Zyklen der Arbeitsweise.

Nach Einstellung der Betriebsparameter wird das System erregt. Anfänglich ist Atmosphärendruck in der inneren Kammer 10 und der äußeren Kammer 26 vorhanden. Wenn der Wählschalter 82 auf dynamische Betriebsart eingestellt ist, werden die Einstelleinheiten 80 und 78 entaktiviert, da der Druckschalter 52 durch den Druck in der inneren Kammer 10 noch nicht aktiviert wird. Deshalb erhalten die beiden Komparatoren 72 und 74 vorherbestimmte Bezugsniveausignale der Größe Null von der Einstelleinheit 80 bzw. 78. Der dritte Komparator 76 empfängt das vorherbestimmte Druckbezugssignal von der Einstelleinheit 84 unabhängig von der eingestellten Betriebsart. Deshalb erzeugen die beiden Komparatoren 72 und 74 hohe Signale, während der dritte Komparator 76 ein niedriges Signal erzeugt. Da jedoch das Ausgangssignal des ersten Komparators 72 durch den Inverter 86 invertiert wird, werden die Spulen 36 und 50 erregt, während die zweite Spule weiterhin nicht erregt wird. Deshalb wird das Ventil 34 auf den Einlaß 34-2, das Ventil auf den Einlaß 58-2 und das Ventil 48 auf den Einlaß 48 -1 umgeschaltet. Dann wird Druckluft von der Druckluftquelle 32 der inneren Kammer lO mit einer durch die Drosseleinrichtung 44 gesteuerten Rate zugeführt. Die Druckluftzufuhr dauert an

bis der Druck in der inneren Kammer 10 den Schaltpunkt des Druckschalters 52 erreicht.

Der Schaltpunkt des Druckschalters 52 wird auf einen Druck eingestellt, bei dem das gewünschte Zusammendrücken der inneren Kammer 10 gewährleistet ist. Wenn der Druckschalter 52 geschlossen wird, wird ein Signal über die Leitung H der Einstelleinheit 80 und der Einstelleinheit 78 zugeführt, so daß diese ihre vorherbestimmten Drucksignale an die Komparatoren 72 und 74 abgeben. Beim Empfang des Enddruckbezugssignals gibt der erste Komparator 72 ein niedriges Signal ab, wodurch die Spule 36 aberregt wird, und die Ventile 34 und 58 mit den Einlassen 34-1 bzw.58-1 verbunden werden. In entsprechender Weise erzeugt der zweite Komparator 74 ein niedriges Signal, wodurch die zweite Spule 42 das Ventil 40 auf den Einlaß 40-1 umschaltet. Darin gelangt Druckluft von der Druckluftquelle 32 zu der zweiten Kammer 2 6 mit einer durch die Drosseleinrichtung 38 gesteuerten Rate. Nach dem Umschalten, der Ventile 34 und 58 kann sich irgendeine Druckdifferenz über der Drosseleinrichtung, wobei der höhere Druck in dem Druckausgleichsbehälter 46 gespeichert wird, in die innere Kammer 10 ausgleichen, wodurch der Druck in dieser Kammer etwas angehoben wird, damit kein Druckschalter erforderlich ist, bei dem eine Druckdifferenz zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten vorhanden sein muß. Der Druckausgleichsbehälter 46 hat ein ausreichendes Volumen in dem Abschnitt der pneumatischen Schaltung zwischen den Ventilen 48 und 34, um einen ausreichenden Druck in der Schaltung beizubehalten, MIs kleinere Leckverluste in einem Ventil oder Fitting auftreten.

Die Druckluft gelangt in die äußere Kammer 26 durch den Schlauch 28, bis ein anfänglicher Druckwert des wellenförmigen Druckverlaufs in dieser Kammer 26 erreicht wird, welcher durch die Einstelleinheit 84 bestimmt wird. Wenn das verstärkte Signal von dem Druckwandler 62 diesen Druckwert erreicht, wird das Ventil 48 aberregt. Die innere Kammer 10 wird über die Leitung 22, das Rückschlagventil 54 und die Drosseleinrichtung 56 durch Verbindung mit der Atmosphäre entlüftet. Die Rate, mit der die Kammer 10 entlüftet wird, wird durch

die Drosseleinrichtung 56 gesteuert. Gleichzeitig wird die Kammer 26 weiter aufgebläht. Der Druck in der Kammer 26 wird deshalb auf einem konstanten Wert gehalten oder erhöht abhängig von den relativen Durchflußraten durch die Drosseleinrichtung 56 und die Drosseleinrichtung 38. In jedem Fall.wLrd jedoch der Druck, der vorher in der Kammer 10 aufgebaut wurde, abgebaut. Da die äußere Kammer 26 einen ansteigenden Druck auf die Außenwand der inneren Kammer .10 beim Aufblähen ausübt, wird die innere Kammer 10 gegen den Körperteil anfänglich zusammengedrückt, wie in Fig. 4B dargestellt ist. Da das verjüngte Ende der Kammer 10 im Vergleich zu dem größeren äußeren Ende eine kleinere Oberflächengröße hat, die der zusammendrückenden Kraft ausgesetzt ist, wird das verjüngte Ende zuerst durch die äußere Kammer 26 zusammengedrückt. Da der Druck in der äußeren Kammer 26 ansteigt und der Druck in der inneren Kammer 10 abfällt, wird die dynamische Druckwelle auf den Körperteil in der in den Fig. 4B - 4D dargestellten Weise ausgaibt.

Wenn der Druck in der äußeren Kammer 26 den Enddruck des SyäEms erreicht, der durch die Einstelleinheit 80 bestimmt wird, gibt der erste Komparator 72 ein hohes Signal an den Inverter 86 ab. Durch das Ausgangssignal des Inverters 86 wird die erste Spule 36 erregt, so daß die Ventile 34 und 58 auf die Einlasse 34-2 bzw. 58-2 umgeschaltet werden. In diesem Zustand wird die Druckluftzufuhr sowohl zu der inneren als auch zu der äußeren Kammer unterbrochen, so daß diese abgedichtet sind. Wenn der Druck in der inneren Kammer 10 größer als der Druck in der äußeren Kammer 26 ist, wird dieser überschüssige Druck in die äußere Kammer 26 über das Rückschlagventil 54 ausgeglichen. Zu diesem Zeitpunkt übt die Vorrichtung den gewünschten Enddruck auf den Körperteil aus. Irgendeine Erniedrigung des Drucks in der Schaltung der äußeren Kammer, der von dem Druckwandler 62 nachgewiesen wird, verursacht eine erneute Betätigung der Ventile 34 und 58 in der beschriebenen Weise, um den Druckverlust in der äußeren Kammer 26 auszugleichen und den gewünschten Enddruck wieder aufzubauen.

Wenn der Druck in der äwßeren Kammer 26 das hohe Druckbezugsniveau erreicht oder überschreitet, wird der zweite Komparator

74 entaktiviert, wodurch das Ventil 40 auf den Einlaß 40-2 umgeschaltet wird. Dann wird die äußere Kammer 26 über den Schlauch 28 mit der Atmosphäre verbunden/ so daß der Druck in der äußeren Kammer unter das hohe Bezugsdruckniveau abfällt. Wie bereits erwähnt wurde, erfolgt die Entlüftung auch dann, wenn die Bedienungsperson die Einstellung des Enddrucks unter den tatsächlichen Druck in der äußeren Kammer um den Betrag verringert, der dem Betrag zwischen dem Enddruck und dem hohen Druckniveau entspricht. Wenn das System den auf den Körperteil ausgeübten Enddruck in der äußeren Kammer 26 erreicht hat und beibehält, gegen die Komparatoren 72 und 76 hohe Signale an die NAND-Schaltung 88 ab. In Abhängigkeit von diesen hohen Signalen gibt die NAND-Schaltung 88 ein Aktivierungssignal über die Leitung F an die Steuerlogik 90 ab. Wenn die Steuerlogik 90 aktiviert wird, wird das System durch die EinstelMnheit 92 und die Einstelleinheit 94 in der oben beschriebenen Weise gesteuert. Deshalb kann die Drucküberwachung .und Steuerung beim Zyklus beliebig fortgesetzt werden oder solange der Druck in der äußeren Kammer zugeführt werden soll.

Wenn bei .anfänglicher Erregung des Systems der Wählschalter auf die statische Betriebsart eingestellt ist, Wird sofort ein Aktivierungssignal an die Einstelleinheit 80 und an die Einstelleinheit 78 abgegeben. Deshalb erzeugen die Komparatoren 72, 74 und 76 jeweils ein niedriges Signal, wenn das System anfänglich erregt wird. In Abhängigkeit davon wird die erste Spule 36 aberregt und die zweite und dritte Spule wird erregt, so daß das Ventil 40 zu dem Einlaß 4G-1 und das Ventil 48 zu dem Einlaß 48-1 öffnet. Bei der statischen Beriebsart wird die innere Kammer 10 zu keinem Zeitpunkt aufgebläht. Vielmehr wird sofort die äußere Kammer 26 auf den gewünschten Enddruck aufgebläht, der durch die Einstelleinheit 80 bestimmt wird. Danach ist die Arbeitsweise des Systems dieselbe wie in dem bereits bschriebenen Fall. Als Eolge davon wird eine pneumatische Druckkraft auf den Körperteil durch die äußere Kammer 26 ausgeübt, ohne daß eine dynamische Druckwelle erzeugt wird.

Wegen des dynamischen Durchflußwiderstands beim Aufblähen und Entlüften der beschriebenen Steuereinrichtung treten Druckge-

fälle entlang dem System auf, wenn die Vorrichtung auf ein gewünschtes Druckniveau aufgebläht wird. Wenn der Druckwandler 62 oder eine sonstige Meßeinrichtung in dem System außerhalb der Vorrichtung angeordnet werden, wird davon ein dynamischer Druck nachgewiesen, der höher als der tatsächliche Druck in der Vorrichtung ist, wenn die Vorrichtung aufgebläht wird. Wenn das System abgeschaltet wird und die Vorrichtung nicht mehr aufgebläht oder entlüftet wird, gleicht sich der Systemdruck auf einen statischen Durckwert aus, der äquivalent dem tatsächlichen Druck in der Vorrichtung ist. Der Unterschied zwischen dem gemessenen dynamischen Druck und dem tatsächlichen dynamischen Druck ist eine Funktion des Volumens und der Konstruktion des pneumatischen Systems und der Vorrichtung. Wenn also keine Kompensation erfolgt, kann der anzeigte Druck höher als der tatsächliche Druck während des Aufblähens der Vorrichtung sein, so daß die Anzeige nur dem tatsächlichen Druck in der Vorrichtung entspricht, wenn das Aufblähen beendet wird. Wenn der Druckwandler geeicht wird, um den tatsächlichen dynamischen Fülldruck der Vorrichtung wiederzugeben, wäre der Abschaltwert beträchtlich niedriger als der tatsächliche Vorrichtungswert. Wenn jedoch im abgeschalteten Zustand das Druckwandlerbezugssignal geeignet verschoben wird, wird der angezeigte Druck richtig, sowohl wenn die Vorrichtung aufgebläht wird als auch nach Beendigung der Aufblähung.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. ist der Ausgang des ersten Komparators 72 mit dem Verstärker 64 über die Leitung E rückgekoppelt. Wenn die äußere Kammer 26 aufgebläht wird und der Druck der darin enthaltenen Luft geringer als der Enddruck ist, der durch die Sinstelleinheit 80 bestimmt, wird, gibt der erste Komparator 72 ein niedriges Signal an den Inverter 86 ab. Dieses Signal wird über die Leitung E dem Verstärker 64 zugeführt. Das niedrige Signal verursacht, daß die Nullpunkteinstellung des Verstärkers 64 nach unten derart verschoben wird, daß das Ausgangssignal des Verstärkers genau den tatsächlichen Druck der Luft in der äußeren Kammer wiedergibt. Wenn der tatsächliche Wert des Luftdrucks in der Kammer 26 den Enddruck überschrätet, der durch die Einstelleinheit 80 bestimmt wird, gibt der erste Komparator 72 ein hohes Signal über die Leitung

E an den Verstärker 64 ab, wodurch die Nullpunkteinstellung des Verstärkers 64 nach oben bewegt wird, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers genau den tatsächlichen Druck der Luft in der äußeren Kammer 26 während des statischen Zustands wiedergibt. Daraus ist ersichtlich, daß die beschriebene Steuerschaltung das Bezugsniveau des Druckwandlers 62 verschiebt, um Druckgefälle in der pneumatischen Steuereinrichtung zu kompensieren, die durch den Strömungswiderstand verursaaht werden.

JtZ

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Pneumatische Steuereinrichtung für eine Massagevorrichtung, mit einer ersten aufblähbaren Kammer, welche den betreffenden Körperteil umgibt, mit einer zweiten aufblähbaren Kammer, welche die erste Kammer umgibt, welche Steuereinrichtung an eine Druckgasquelle angeschlossen ist und ein Aufblähen bzw. Entlüften der Kammern ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Verbinden der Druckgasquelle zum Aufblähen der ersten Kammer vorgesehen ist, daß eine Einrichtung zur Unterbrechung der Verbindung mit der Druckgasquelle vorgesehen ist, um die erste Kammer abzudichten und um die Druckgasquelle zum Aufblähen der zweiten Kammer anzuschließen, wenn der Druck in der ersten Kammer einen ersten vorherbestimmten Wert erreicht, und daß eine Einrichtung zur Unterbrechung der Verbindung mit der Druckgasquelle zum Entlüften der ersten Kammer vorgesehen ist, während die Druckgasquelle weiterhin zum Aufblähen der zweiten Kammer mit dieser verbunden bleibt, wenn der Druck in der zweiten Kammer einen zweiten vorherbestimmten Wert erreicht.

   Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Unterbrechung der Verbindung der Druckgasquelle vorgesehen ist, um die aufgeblähte zweite Kammer abzudichten, wenn der Druck in der zweiten Kammer einen dritten vorherbestimmten Wert erreicht.

   3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Unterbrechung der Verbindung der Druckgasquelle vorgesehen ist, um die beiden Kammern nach einer vorherbestimmten Zeitspanne zu entlüften.

   4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbindung und zur Unterbrechung der Verbindung der Druckgasquelle mit der ersten und zweiten Kammer eine Ventileinrichtung enthält, die pneumatisch zwischen der Druckgasquelle und der ersten und der zweiten Kammer angeschlossen ist.

   5. Steuereinrichtung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbindung der Druckgasquelle mit der ersten Kammer einen Druckausgleichbehälter zur Speicherung eines Gasvolumens unter Überdruck enthält.

   6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbindung der Druckgasquelle mit der ersten Kammer eine Drosseleinrichtung zur Regelung der Strömungsrate des Druckgases zwischen der Druckgasquelle und der ersten Kammer enthält.

   7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbindung der Druckgasquelle mit der zweiten Kammer eine Drosseleinrichtung zur Regelung der Durchflußrate zwischen der Druckgasquelle und der zweiten Kammer enthält.

   8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entlüften der ersten Kammer eine Drosseleinrichtung zur Regelung der Durchflußrate zwischen der ersten Kammer und einer Entlüftungsöffnung enthält.

   9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,, daß die Einrichtung zum Entlüften der ersten Kammer ein Rückschlagventil enthält, um eine Gasströmung in einer Richtung von der ersten Kammer zu der Drosseleinrichtung zu ermöglichen.

   10. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Druckausgleich zwischen den beiden Kammern vorgesehen ist, welche wirksam wird, wenn der Druck

   in der ersten Kammer den Druck in der zweiten Kammer überschreitet.

   11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung ein Rückschlagventil enthält, das den Durchtritt des Druckgases in einer Richtung von der ersten zu der zweiten Kammer ermöglicht.

   12. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufblähen der ersten Kammer vorgesehen ist, daß eine Einrichtung zum Abdichten der ersten Kammer und zum Aufblähen der zweiten Kammer vorgesehen ist, welche wirksam wird, wenn der Druck in der ersten Kammer einen ersten vorherbestimmten Wert erreicht, und daß eine Einrichtung zum Entlüften der Kammer vorgesehen ist, durch welche die zweite Kammer weiterhin aufgebläht wird, wenn der Druck in der zweiten Kammer einen zweiten vorherbestimmten Wert erreicht.

   13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Abdichten der aufgeblähten zweiten Kammer vorgesehen ist, die wirksam wird, wenn der Druck in der zweiten Kammer einen vorherbestimmten dritter Wert erreicht.

   14. Steuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Entlüften der ersten und der zweiten Kammer nach einer vorherbestimmten Zeitspanne vorgesehen ist.