DE3301622A1

DE3301622A1 - Stimulating current therapy appliance

Info

Publication number: DE3301622A1
Application number: DE19833301622
Authority: DE
Inventors: Walter 8563 Schnaittach Reinhold
Original assignee: Physiomed Medizintechnik GmbH
Current assignee: Physiomed Medizintechnik GmbH
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1983-01-19
Publication date: 1984-07-19

Abstract

In a stimulating current therapy appliance having an amplifier for generating different output current shapes for electrodes to be applied to a patient, it is provided for the purpose of simplifying manipulation, of improving exploitation of the therapeutic possibilities and of increasing the efficiency of such an appliance that the amplifier has a digitally programmable gain. <IMAGE>

Description

Reizstromtherapiegerät Stimulation current therapy device

Die Erfindung betrifft ein Reizstromtherapiegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an electrical stimulation therapy device according to the preamble of claim 1.

Derartige Reizstromtherapiegeräte dienen zum Anlegen unterschiedlicher Reiz ströme an eine zu behandelnde Zone des menschlichen Körpers, wobei wenigstens zwei Elektroden benutzt werden. Je nach Art der anzuwendenden Therapie können Gleichströme, Wechselströme und interferierende Wechselströme unterschiedlicher-Stromform herangezogen werden. Dabei hat sich gezeigt, daß ein optimaler Therapieerfolg dadurch zu erreichen ist, daß die Stromform, d. h. der Verlauf des Stromes in Abhängigkeit von der Zeit während einer Periode, möglichst sorgfältig auf das jeweils zu behandelnde Symptom abgestimmt wird. Eine Verwirklichung dieser Forderung in der Praxis läßt sich aber nur dann erreichen, wenn die Wahl der entsprechenden Stromform mühelos #und gegebe#nenfalls auch von nichtmedizinischem H-ilfspersonal zu bewerkstelligen ist.Such electrical stimulation therapy devices are used to apply different Stimulus flows to a zone of the human body to be treated, with at least two electrodes can be used. Depending on the type of therapy to be used, direct currents, Alternating currents and interfering alternating currents of different current forms are used will. It has been shown that an optimal therapeutic success can be achieved in this way is that the current shape, i.e. H. the course of the current as a function of time During a period, as carefully as possible for the symptom being treated will be voted on. However, this requirement can be implemented in practice can only be achieved if the selection of the corresponding current form is effortless #and if necessary can also be managed by non-medical auxiliaries.

Neben den therapeutischen Erfordernissen werden an derartige Geräte auch sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit gestellt, wobei vor allem gewährleistet sein muß, daß sich ein auf eine reizwirksame Amplitude eingestellter Strom z. B. durch Änderungen des Übergangswiderstandes zwischen Elektroden und Haut nicht so erhöht, daß es zu Verbrennungen der Haut kommen kann.In addition to the therapeutic requirements, such devices also made very high demands in terms of operational safety, with Above all, it must be ensured that an amplitude that is set to a stimulating amplitude has to be ensured Electricity z. B. by changes in the contact resistance between electrodes and skin not increased enough to cause burns to the skin.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Reizstromtherapiegerät, welches zur Abgabe der unterschiedlichsten Stromformen geeignet sein soll, so auszugestalten, daß einerseits eine einfache Änderung der Stromform und Amplitude erreicht werden kann, und andererseits es möglich ist, mit begrenztem Schaltungsaufwand und bei hoher Betriebssicherheit zu erreichen, daß ein eingestellter, körperverträglicher Strom konstant gehalten wird.Proceeding from this, the invention is based on the object of a stimulation current therapy device, which should be suitable for the delivery of the most varied current forms, to be designed in such a way, that on the one hand a simple change in the current shape and amplitude can be achieved can, and on the other hand it is possible with limited circuit complexity and with high operational reliability to achieve that a set, body-compatible Current is kept constant.

Bei herkömmlichen Reizstromgeräten wurden diese einzelnen Teilaspekte jeweils durch getrennte Funktionseinheiten berücksichtigt. So weisen diese bekannten Geräte z. B. eine getrennte Speichereinrichtung oder Stromformgeneratoreinrichtung und einen nachgeordneten Verstärker auf, wobei die Stromkonstanthaltung z. B.With conventional electrical stimulation devices, these individual partial aspects taken into account by separate functional units. So these are known Devices e.g. B. a separate memory device or current waveform generator device and a downstream amplifier, wherein the current constant z. B.

so bewerkstelligt wird, daß an einem Eingang eines Differenzverstärkers eine dem Patienten-Ausgangsstrom proportionale Spannung und dem anderen Eingang eine von einem besonderen Funktionsgenerator erzeugte Spannung einstellbarer Amplitude, deren Kurvenform der jeweils erforderlichen Kurvenform des Reizstromes entspricht, anliegt (vgl. z. B. DE-AS 22 57 189).is accomplished so that at one input of a differential amplifier a voltage proportional to the patient output current and the other input a voltage of adjustable amplitude generated by a special function generator, whose curve shape corresponds to the required curve shape of the stimulation current, is applied (cf. e.g. DE-AS 22 57 189).

Hierbei dient also die eigentliche Verstärkerschaltung als Konstantstromquelle, wobei die Ausgangsstromform der von dem Funktionsgenerator erzeugten Spannung proportional ist. Ein derartiges Vorgehen eignet sich aber dann nicht, wenn man die Stromformerzeugung und Intnsitätssteuerung auf digitalem Weg vornehmen will bzw. läßt sich gegenüber der vorbekannten analogen Arbeitsweise durch eine digitalisierte Steuerung eine ganz erhebliche Schaltungsvereinfachung, Leistungserhöhung und Verbesserung des Bedienungskomforts erreichen.The actual amplifier circuit serves as a constant current source, where is the output current shape that generated by the function generator Voltage is proportional. Such a procedure is not suitable, however, if you make the current generation and intensity control digitally wants or can be compared to the previously known analog mode of operation by a digitized control a very considerable simplification of the circuit, increased performance and improve the ease of use.

Hiervon ausgehend wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch einen gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 vorgesehenen Verstärker mit digital programmierbarem Verstärkungsfaktor. Durch eine derartige digital programmierte bzw. gesteuerte dynamische Änderung des Verstärkungsfaktors ist es möglich, nicht nur die an sich grundsätzlich erforderliche und auch bei vorbekannten Geräten vorgenommene Verstärkung auf die vorgesehene Ausgangsleistung vorzunehmen, sondern im gleichen Zug auch die gewünschte Stromform zu gestalten. Hierdurch wird nicht nur eine maximale Bauteilintegration erreicht, sondern die Möglichkeiten moderner Datenverarbeitung und -speicherung lassen sich voll ausspielen, so daß nicht nur der Leistungsumfang herkömmlicher Geräte erreicht, sondern durch neue vorteilhafte Eigenschaften übertroffen wird.Starting from this, the object according to the invention is achieved by a according to the characterizing part of claim 1 provided amplifier with digital programmable gain factor. By such a digitally programmed or controlled dynamic change of the gain factor is possible, not only that which is fundamentally required and also carried out in the case of previously known devices Make amplification to the intended output power, but in the same Zug also to shape the desired current form. This not only results in a maximum Component integration achieved, but the possibilities of modern data processing and storage can be fully exploited, so that not only the scope of services achieved by conventional devices, but surpassed by new advantageous properties will.

Besonders günstig läßt sich der erfindungsgemäße Grundgedanke gemäß Anspruch 2 verwirklichen. Durch den danach vorgesehenen DAC (Digital-Analog-Wandler) kann mittels dessen durch elektronische Schalter schaltbaren inneren Widerstandsnetzwerks der Innenwiderstand des Verstärkers dynamisch durch digitale Vorgabe geändert werden, wobei der Verstärkungsfaktor eine Funktion des Gesamtwiderstandes des Widerstandsnetzwerks des DAC's ist. Grundsätzlich ist es im Rahmen der-Erfindung allerdings auch möglich, zur dynamischen Veränderung des Verstärkerinnenwiderstandes und damit des Verstärkungsfaktors Feldeffekttransistor-Schaltungen einzusetzen.The basic idea according to the invention can be particularly advantageous according to Realize claim 2. With the DAC (digital-to-analog converter) provided afterwards can by means of its internal resistance network, which can be switched by electronic switches the internal resistance of the amplifier changed dynamically by digital specification will, wherein the gain factor is a function of the total resistance of the resistor network of the DAC is. In principle, however, it is also possible within the scope of the invention to dynamically change the internal amplifier resistance and thus the gain factor Use field effect transistor circuits.

Durch die gemäß Anspruch 3 dem DAC nachgeordnete,nicht invertierende Gegentakt-Endstufe ist es möglich, auf einfache Art und Weise während der Therapie die Richtung des Patientenstromes umzupolbn, ohne daß die entsprechenden Ausgänge über Relais oder vergleichbare Schalteinrichtungen umgeschaltet werden müßten. Es braucht lediglich die Spannung am Eingang des DAC umgepolt zu werden, was aufgrund der dort anliegenden niedrigen Spannungen (z. B. etwa lo Volt) weitaus einfacher zu bewerkstelligen ist, als im Patientenstromkreis, wo Spannungen von etwa 150 Volt anliegen können.By the non-inverting which is arranged downstream of the DAC according to claim 3 Push-pull output stage is possible in a simple manner during therapy to reverse the direction of the patient flow without disrupting the corresponding exits would have to be switched over via relays or comparable switching devices. It only the voltage at the input of the DAC needs to be reversed, which is due to the low voltages applied there (e.g. around lo volts) much easier is to be accomplished than in the patient circuit, where voltages of about 150 volts can concern.

Die nach Anspruch 4 vorgesehene Rückkopplung gestattet eine gleichermaßen einfache als auch zuverlässige Konstanthaltung des eingestellten Patientenstromes, ohne daß hierfür zusätzliche Differenzverstärker od.The feedback provided according to claim 4 also allows one simple and reliable maintenance of the set patient flow, without this additional differential amplifier od.

dgl. eingesetzt werden müßten.Like. Would have to be used.

Der gemäß Anspruch 5 in der Rückkopplungsleitung vorgesehene veränderbare Widerstand ermöglicht in bequemer Weise einen Intensitätsabgleich des Patientenstromes.The variable provided according to claim 5 in the feedback line Resistance enables an intensity adjustment of the patient flow in a convenient way.

Die nach Anspruch 6 angeordnete Spannungsüberwachungseinrichtung gestattet es, den Ausfall sämtlicher nachgeordneter Leistungsbauteile ebenso zu überprüfen wie die Anlage der Elektroden, wobei sowohl festgestellt werden kann, ob die Elektroden überhaupt angelegt sind als auch eine Unregelmäßigkeit im Patientenwiderstand.The voltage monitoring device arranged according to claim 6 permits it is also to check the failure of all downstream power components like the application of the electrodes, both being noted will can, whether the electrodes are applied at all as well as an irregularity in the Patient resistance.

Die gemäß Anspruch 7 dem DAC vorgeordnete Speicher- bzw.The memory or memory upstream of the DAC according to claim 7.

Rechnereinrichtung gestattet es, bestimmte Stromformen ebenso wie ganze Behandlungsabläufe abzuspeichern, oder aber bestimmte Stromformen mittels eingegebener oder eingebbarer Programme rechnerisch zu erzeugen, also z. B. eine Sinusform durch eine Polynom-Approximation.Computer device allows certain current forms as well as to save entire treatment processes, or certain types of current using to generate entered or input programs arithmetically, so z. Legs Sinusoidal shape through a polynomial approximation.

Eine Nullpunktverschiebungseinrichtung, wie sie nach Anspruch 8 vorgesehen ist, macht es möglich, einen alternierenden Strom mit einem Galvanisationsanteil, also einer Gleichstromkomponente zu unterlegen.A zero point displacement device as provided according to claim 8 makes it possible to generate an alternating current with an electroplating component, so to be subordinate to a direct current component.

Darüber hinaus ist es möglich, alternierende Gleichströme in Wechselströme und umgekehrt zu verwandeln.In addition, it is possible to convert alternating direct currents into alternating currents and vice versa to transform.

Die Nullpunktverschiebeeinrichtung kann durch ein Potentiometer gebildet werden oder aber durch das Widerstandsnetzwerk eines DAC, wodurch sie dann programmierbar und digital steuerbar ist.The zero point shift device can be formed by a potentiometer or through the resistor network of a DAC, which makes them programmable and is digitally controllable.

Gemäß Anspruch 9 ist eine Modulationseinrichtung vorgesehen, welche vor dem Referenzspannungseingang des DAC angeordnet ist. Aufgrund der dort herrschenden niedrigen Spannung kann besonders einfach eine Frequenz- oder Amplitudenmodulation vorgenommen werden.According to claim 9, a modulation device is provided which is arranged in front of the reference voltage input of the DAC. Because of the prevailing there low voltage can be particularly simply a frequency or amplitude modulation be made.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.Further features, advantages and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment with reference to FIG Drawing.

Diese zeigt ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Reizstromtherapiegerätes.This shows a schematic block diagram of the invention Stimulation current therapy device.

Dem elektronisch schaltbaren Widerstandsnetzwerk 1 des DAC 2 (Digital-Analog-Wandler) ist am-Referenzspannungseingang 3 ein Eingangswiderstand R4 und eine Modulationseinrichtung 5 vorgeschaltet. Die Modulationseinrichtung kann zur Frequenz- und Amplitudenmodulation herangezogen werden, da der Patientenstrom der Referenzspannung am Eingang 3 direkt proportional ist.The electronically switchable resistor network 1 of the DAC 2 (digital-to-analog converter) is an input resistor R4 and a modulation device at the reference voltage input 3 5 upstream. The modulation device can be used for frequency and amplitude modulation can be used, since the patient current of the reference voltage at input 3 is direct is proportional.

Das Widerstandsnetzwerk 1 des DAC 2 weist Digitaleingänge D1 - Dn auf. Diese Eingänge D1 - Dn sind mit einer Rechner-Speichereinrichtung 6 verbunden.The resistor network 1 of the DAC 2 has digital inputs D1-Dn on. These inputs D1 - Dn are connected to a computer memory device 6.

Den Ausgängen 7, 8 des Widerstandsnetzwerks 1 ist in an sich bekannter Weise ein Differenzverstärker 9 mit Eingängen lo und 11, welcher als Summierverstärker dient, nachgeschaltet. Zwischen den Ausgängen 7, 8 bzw. den Eingängen lo, 11 liegt eine Schutzdiode 12. Dem Differenzverstärker 9 ist eine Gegentaktendstufe 13 nachgeordnet, deren Ausgang 14 mit einer Anschlußbuchse 15 zum Anschluß von Elektroden verbunden ist. Zum Anschluß einer zweiten Elektrode dient die Anschlußbuchse 16. Zwischen den Buchsen 15 und 16 ist mit R17 der Patientenwiderstand dargestellt. Die Widerstände R18 und R19 stellen die Übergangswiderstände zwischen Elektrode und Patient dar.The outputs 7, 8 of the resistor network 1 is known per se Way, a differential amplifier 9 with inputs lo and 11, which as a summing amplifier serves, downstream. Between the outputs 7, 8 and the inputs lo, 11 lies a protective diode 12. The differential amplifier 9 is followed by a push-pull output stage 13, whose output 14 is connected to a connection socket 15 for connecting electrodes is. The connection socket 16 serves to connect a second electrode the sockets 15 and 16 represent the patient resistance with R17. The resistances R18 and R19 represent the contact resistance between the electrode and the patient.

Von der Buchse 16 führt die Rückkopplungsleitung 20 zurück zum Ausgang 7 des Widerstandsnetzwerks 1 bzw.From the socket 16, the feedback line 20 leads back to the output 7 of the resistor network 1 resp.

zum Eingang lo des Differenzverstärkers 9. Die Rückkopplungsleitung 20 ist über einen Widerstand R 21 auf Masse gelegt. In die Rückkopplungsleitung 20 ist ein verstellbarer Widerstand R 22 eingeschaltet, welcher zum Ausgangsstromabgleich dient.to the input lo of the differential amplifier 9. The feedback line 20 is connected to ground via a resistor R 21. In the feedback line 20 an adjustable resistor R 22 is switched on, which is used for output current adjustment serves.

Über einen in der Zeichnung nicht dargestelten Umschalter kann zu Prüfzwecken die Anschlußbuchse 15 über einen Meßwiderstand direkt mit dem Ausgang 7 bzw. dem Eingang lo verbunden werden.A changeover switch (not shown in the drawing) can be used to For testing purposes, the connection socket 15 is connected directly to the output via a measuring resistor 7 or the input lo.

Am Ausgang 7 bzw. Eingang lo liegt über einen Wider stand R23 eine Nullpunktverschiebeeinrichtung 24.At the output 7 or input lo is a resistor R23 was a Zero shift device 24.

Die zwischen Masse und Ausgang 7 bzw. Eingang lo liegende Spannungsüberwachungseinrichtung 25 dient zur Überwachung von Spannungsänderungen, da die Spannung an diesem Punkt ein Kriterium für die Funktion der gesamten Endstufe ist. Falls die Spannung an diesem Punkt de#n Vorgabebedingungen nicht mehr entspricht, können zur Patientensicherung selbsttätig Maßnahmen, wie z. B. Abschalten der Spannung, eingeleitet werden.The voltage monitoring device located between ground and output 7 or input lo 25 is used to monitor voltage changes as the voltage is at this point is a criterion for the function of the entire output stage. If the voltage is on This point no longer corresponds to the default conditions, can be used to secure the patient automatic measures such as B. Switching off the voltage.

Die in der Zeichnung nicht dargestellte, mit dem Eingang lo des Differenzverstärkers 9 verbundene Dämpfungsanordnung, welche einen Widerstand und einen Kondensator in Reihe geschaltet und auf Masse gelegt umfassen kann, erweist sich gerade bei ihrer Anordnung an dieser Stelle als besonders wirksam.The one not shown in the drawing with the input lo of the differential amplifier 9 connected damping arrangement, which has a resistor and a capacitor in Connected in series and connected to ground, it turns out just in their case Arrangement at this point to be particularly effective.

Ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellt ist eine vorteilhafterweise am Eingang 3 des Widerstandsnetzwerks 1 abgreifende Anzeigeeinrichtung, welche die Messung von spitzen Strömen im Pätientenstromkreis, welche sich bei unterschiedlichen Stromformen als sehr aufwendig erweisen kann, in Ve#rbindung mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung entbehrlich macht.Also not shown in the drawing is an advantageous one at the input 3 of the resistor network 1 tapping display device, which the Measurement of peak currents in the patient circuit, which occur with different Current shapes can prove to be very expensive in connection with the inventive Circuit arrangement makes unnecessary.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims

Claims 1. Stimulation current therapy device with an amplifier for generating different output current forms depending on the time for at one Treatment electrodes to be applied to patients, characterized in that the amplifier has a digitally programmable gain factor.

2. Stimulation current therapy device according to claim 1, characterized in that that the amplifier comprises a DAC (digital-to-analog converter 2).

3. Stimulation current therapy device according to claim 1 or 2, characterized in that that the DAC is followed by a non-inverting push-pull output stage (13).

4. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to 3, thereby characterized in that the one patient output (connection socket 15) with the output connected to a differential amplifier (9) downstream of the resistor network (1) and the other patient output (output socket 16) to an output (7) of the Resistance network (1) or an input rlo) of the differential amplifier (9) fed back is.

5. Stimulation current therapy device according to claim 4, characterized in that that in the feedback line '20) a variable resistor (R22) is arranged is.

6. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to 5, characterized by a connection between ground and an output (7) of the resistor network (1) or

an input (lo! of the differential amplifier (9) arranged voltage monitoring device (25).

7. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to 6, characterized by a memory computer device (6) upstream of the DAC (2).

8. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to 7, characterized by one with an output (7) of the resistor network (1) or an input (lo) of the differential amplifier (9) connected zero point displacement device (24).

9. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to 8, characterized by an upstream of the reference voltage input (3) of the resistor network (1) Nodulation device (5).

lo. Stimulation current therapy device according to one of Claims 1 to 9, characterized by a damping arrangement connected to the input (lo) of the differential amplifier (9).

11. Stimulation current therapy device according to one of claims 1 to lo, characterized by an input current indicator device connected to the input (3) of the resistor network (1).