DE3427243C1

DE3427243C1 - Analgesieschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE3427243C1
Application number: DE3427243A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Dipl.-Phys. 8000 München Hemm
Original assignee: Mela Elektromedizin GmbH
Current assignee: Mela Elektromedizin GmbH
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1985-11-28
Also published as: FR2568130A1; GB2162066A; NL8502119A; IT1208562B; GB8517975D0; IT8521694A0

Description

6. Analgesieschaltungsanordnung nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet,

g) daß zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers (V2) und dem Eingang des monostabilen Multivibrators (ICM) wenigstens eine Zählstufe geschaltet ist.

7. Analgesieschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

d7) daß an den Eingang des Differenzverstärkers (V2) eine Leuchtanzeige (LED) gekoppelt ist, die gleichzeitig als Bezugsspannungsquelle für den Differenzverstärker (V 2) dient.

Die Erfindung betrifft eine Analgesieschaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Analgesieschaltungsanordnung ist z. B. aus der DE-OS 14 89 650 bereits bekannt.

Die Erzeugung von sogenannten stochastischen Reizströmen zur Elektroanalgesie ist seit längerem bekannt. Die Anwendung von Impulsströmen, meist Rechteckimpulsen kurzer Dauer (1 ms) mit irregulärem aperiodischem Rhythmus zur Elektroanalgesie wurde bereits mehrfach untersucht, wobei sich gezeigt hat, daß derartige Impulsströme auch über längere Zeiträume eine maximal analgetische Wirkung haben und daß aufgrund der unregelmäßigen Impulsfolge kein Gewöhnungseffekt auftritt.

Die Anwendung eines stochastischen Reizstromes ist bei den folgenden Indikationen besonders angebracht und wirksam: vor allem chronische Schmerzzustände, Schmerzen im Wirbelsäulenbereich, Lumbalgie, Ischialgie, Arthrose, Epikondylitis und Periarthritis humeroscapularis.

Bei der Analgesieschaltungsanordnung nach der DE-OS 14 89 650 besteht die Filter- und Signalunterdrükkungsschaltung, die der Rauschsignalquelle nachgeschaltet ist, aus einem Bandfilter.

Mit Hilfe dieses Bandfilters wird aus dem gesamten Rauschsignalspektrum ein bestimmtes Frequenzband ausgefiltert, wobei innerhalb dieses Frequenzbandes die

so unterschiedlichsten Signalpegel und auch die unterschiedlichsten Signalfolgefrequenzen gemischt vorhanden sind. Der Ausgang des Bandfilters ist über ein Potentiometer mit dem Eingang eines Breitbandverstärkers verbunden, wobei dann die auf diese Weise verstärkten Rauschsignale ohne irgendeine weitere Verarbeitung Elektroden zugeführt werden, um sie einem Patienten zuzuführen. Eine gezielte Auswahl von insbesondere niederfrequenten unregelmäßigen Folgen von Einzelsignalen ist mit Hilfe dieser bekannten Analgesieschaltungsanordnung nicht möglich. Bei der Anwendung eines stochastischen Reizstromes setzt das Erreichen einer maximalen analgetischen Wirkung u. a. voraus, daß die Folgefrequenz der Einzelimpulse im niederfrequenten Bereich gehalten wird, was aber mit Hilfe der bekannten Analgesieschaltungsanordnung nicht ermöglicht wird.

Aus der GB-PS 21 22 904 ist ein elektrisches Akupunkturgerät zur transkutanen elektrischen Nervensti-

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mutation bekannt, bei welchem ein Zufallsgenerator zur Anwendung gelangt, in welchem Einzelimpulse in einer 'Zufallsfolge erzeugt werden. Der Zufallsgenerator ist über einen Schalter mit einer Impulsfolge-Steuereinheit verbunden, durch welche eine gewisse Steuerung der Impulsfolgefrequenz möglich wird. Mit Hilfe der herkömmlichen und auf dem vorliegenden Gebiet üblichen Zufallsgeneratoren läßt sich aber lediglich eine quasi willkürliche Folge von Reizstromimpulsen erzeugen.

Aus der US-PS 43 35 710 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von hörbaren Signalen bekannt, welche mit Hilfe eines akustischen Wandlers erzeugt werden. Die zunächst in elektrischer Form vorliegenden Signale stammen aus einer Rauschsignalquelle, wobei aber keinerlei Filter- oder Signalunterdrückungsschaltung vorgesehen ist, um aus dem Rauschsignalspektrum bestimmte unregelmäßige Folgen von Einzelsignalen abzuleiten. Die bekannte Schaltungsanordnung umfaßt eine Modulatorschaltung, um die Signale der Rauschsignalquelle in einem bestimmten Modulationsrhythmus zu modulieren, wobei dieser Modulationsrhythmus oder Modulationsmuster aus Gehirnwellen abgeleitet werden kann. Die Modulationseinrichtung besteht aus einem Sägezahngenerator, der einen Schalttransistor derart ansteuert, daß die Signale der Rauschsignalquelle bei zunehmender Sägezahnspannung über den Transistor nach Masse geleitet werden, so daß das Rauschsignalspektrum im Rhythmus der Sägezahnspannung moduliert bzw. unterbrochen wird.

Auch wurde bei der Erzeugung von stochastischen Reizströmen bereits ein Zufallsgenerator eingesetzt, der aber vergleichsweise sehr kompliziert und aufwendig aufgebaut ist, da er auf der Grundlage einer Prozessorsteuerung arbeitet und lediglich eine quasi willkürliche Folge von Reizstromimpulsen erzeugt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Analgesieschaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 insbesondere derart zu verbessern, daß bei einfachem schaltungstechnischen Aufbau eine sehr gezielte Selektion einer niederfrequenten unregelmäßigen Folge von Einzelsignalen innerhalb eines breiten Einstellbereiches ermöglicht wird. Ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch den Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst.

Durch die Verwendung einer Rauschsignalquelle, von welcher die zu erzeugenden Einzelimpulse abgeleitet werden, ergibt sich eine Impulsfolge, die aus einer reinen Zufallsfolge besteht, so daß dadurch der Gewöhnungseffekt vollständig vermieden wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen den Komparator und dem monostabilen Multivibrator wenigstens eine Zählerstufe angeordnet ist. Durch eine derartige Zählerstufe kann die Frequenz der abgeleiteten Impulse gemittelt werden bzw. es kann der Schwankungsbereich der Impulsfolgefrequenz eingeengt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Schaltplan der Analgesieschaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt.

Das Wesentliche der Analgesieschaltungsanordnung nach der Erfindung besteht zum einen aus einer Rauschsignalquelle in Form eines Transistors Tr 1 und zum anderen aus einer Filter- und Signalunterdrückungs-

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65 schaltung, welche einen Filterkondensator CA, einen Differenzverstärker V 2 und einen monostabilen Multivibrator ICM umfaßt. Mit Hilfe dieser drei letztgenannten Schaltungsabschnitte werden bestimmte Signale aus dem Rauschsignalspektrum der Rauschsignalquelle ausgewählt.

Die Rauschsignalquelle in Form des Transistors Tr 1 wird nach den Rauscheigenschaften selektiert. Bei dem Ausführungsbeispiel wird dem npn-Transistor Tr 1 an seinem Emitter eine positive Spannung von einer Stromversorgungsquelle N über einen ersten Widerstand R 1 und einen zweiten Widerstand R 2 zugeführt. Die von der Stromversorgungsquelle N kommende Spannung hat beispielsweise einen Wert von +90 Volt und ist bereits durch die Stromversorgungsquelle N stabilisiert.

Diese Spannung wird ein zweites Mal stabilisiert, und zwar mit Hilfe der Parallelschaltung aus dem Kondensator Cl, der Zenerdiode Z und dem Kondensator C 2, wobei der Spannungswert am Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode Z und dem Widerstand R 1 ca. 40 Volt beträgt.

Der Transistor Tr 1 wird invers betrieben, wobei seine Basis auf einem Bezugspotential (Masse) liegt, während sein Kollektor nicht angeschlossen ist bzw. spannungsmäßig schwimmt.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle eines npn-Transistors auch ebensogut ein pnp-Transistor bei entsprechend umgekehrter Polarität der Versorgungsspannung verwendet werden kann.

Die Rauschsignale des Transistors Tr 1 gelangen über den Kondensator C3 zu einem Filterabschnitt in Form eines Filterkondensators C 4, durch den die hohen Frequenzanteile des Rauschsignalspektrums ausgefiltert werden. Nach der Verstärkung des verbleibenden Rauschsignalspektrums in einem Verstärker Vl, dessen Verstärkung mit Hilfe des Schaltungsabschnitts mit den Widerständen R4,R6 dem Potentiometer P1 und dem Kondensator C5 eingestellt werden kann, gelangt das verstärkte Signal dann über einen Widerstand R 7 zu einem Differenzverstärker Vl, der hier die Aufgabe einer Signalunterdrückungsschaltung hat, wobei abhängig von der eingestellten Komparationsspannung nur solche Signale hindurchgelassen werden, die den Komparationsschwellenwert bzw. die Bezugsspannung überschreiten.

An den Eingang des Differenzverstärkers ist über ein Widerstandsnetzwerk R 8, R 9, R 10, R11 und R 12 eine Leuchtdiode LED angeschaltet, die zwei Funktionen hat: Zum einen wird mit Hilfe dieser Leuchtdiode LED angezeigt, daß die Stromversorgung eingeschaltet ist und damit das betreffende Gerät betriebsbereit ist, zum anderen dient die Leuchtdiode LED auch als Bezugsspannungsquelle. Über den Widerstand R 10 wird beispielsweise eine Spannung mit einem Wert + 5 Volt oder +6 Volt zugeführt. Es sei darauf hingewiesen, daß die dem Differenzverstärker V2 zugeführte Bezugsspannung einstellbar ist.

Die Ausgangssignale des Differenzverstärkers V2 gelangen über einen Kondensator C 6 zum Triggereingang eines monostabilen Multivibrators ICM, der daraufhin Impulse mit konstanter Impulsbreite erzeugt Während der Totzeit des monostabilen Multivibrators ICM werden weitere auftretenden Signalspitzen unterdrückt, so daß der monostabile Multivibrator ICM nicht nur die Funktion einer Impulsformerstufe hat, sondern auch gleichzeitig eine Signalunterdrückung durchführt. Mit Hilfe des Widerstandsnetzwerkes R13, R14, PR

und dem Kondensator Cl läßt sich die Impulsbreite des monostabilen Multivibrabors ICMm bestimmten Grenzen verstellen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Impulsform des monostabilen Multivibrators ICM umschaltbar auszuführen, so daß der monostabile Multivibrator entweder rechteckförmige Impulse, dreieckförmige Impulse, sinusförmige Impulse, sägezahnförmige Impulse, trapezförmige Impulse usw. abgibt.

Die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators ICM folgen in einer rein willkürlichen Folgefrequenz aufeinander, wobei sich der Rhythmus der Aufeinanderfolge aufgrund der verwendeten Rauschsignalquelle auch nicht wiederholt und damit die bekannten ungünstigen Gewöhnungseffekte vollständig ausgeschaltet werden. Demnach haben die von dem monostabilen Multivibrator ICM erzeugten Impulse einen reinen irregulären aperiodisch stochastischen Rhythmus.

Die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators gelangen über ein Potentiometer P 2 zu einem Spannungs/Stromwandler in Form eines Operationsverstärkers OP mit nachgeschaltetem Transistor Tr 2, in dessen Basiskreis ein Widerstand J? 15 liegt, der zur Strombegrenzung bei voll durchgeschaltetem Transistor Tr 2 dient. Die auf diese Weise gewonnenen Stromimpulse werden über Elektroden E, Fan einen Patienten angelegt Die Elektroden E₁F sind durch einen hochohmigen Widerstand R16 (ca. 100 Kilo-Ohm) überbrückt.

Die Schaltung enthält schließlich noch eine weitere Stromversorgungsquelle mit einer Batterie B und Kondensatoren C8, C9, um dadurch eine Stromversorgung mit niedrigem Innenwiderstand vorzusehen bzw. um einen mehrfach benötigten Spannungswert von ca. +5 V zur Verfügung zu stellen.

Die Stromversorgung N wird gleichfalls von einer (nicht näher gezeigten) Batterie gespeist, so daß die gesamte Anordnung als tragbares Gerät ausgeführt werden kann. Bei einem derartigen Gerät kann der Ausgangsanschluß des Verstärkers Vi über einen Anschluß S nach außen geführt sein, so daß jederzeit das Rauschsignalspektrum überprüft werden kann.

Die Werte der in der Schaltungsanordnung verwendeten Bauelemente sind wie folgt:

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Ri	= 82 ΚΩ	R8	= 560 ΚΩ
R2	= 470 ΚΩ	R9	= 10 ΚΩ
R3	= 1ΜΩ	*RiO*	= 1ΚΩ
R4	= 270 Ω	RH	= 47ΚΩ
Pi	= 5ΚΩ	*Ri2*	= 470 ΚΩ
R6	= 1ΜΩ	*Ri3*	= 5,6 ΚΩ
R7	= 47 ΚΩ	*Ri4*	= 33 ΚΩ

P2 =	22 ΚΩ	C4	= 47OpF
R15 =	68 Ω	C5	= 0,47 μ
#16 =	100 ΚΩ	C6	= 22OpF
Cl =	0,1 μΡ	Cl	= 4,7 ηΡ
C2 -	10 μΡ	C8	= 0,1 μΡ
C3 =	0,1 μΡ	C9	= 100 μΡ

Reihe von Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, zur Einengung des Schwankungsbereiches der Impulsfolgefrequenz der erzeugten Impulse zwischen den Differenzverstärker V2 und den monostabilen Multivibrator ICM eine oder mehrere Zählerstufen (Binärzählerstufen) zwischenzuschalten, wodurch dann auch die Möglichkeit geschaffen wird, die erhaltene Frequenz zu mitteln.

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Die Widerstände PR=aufeinanderfolgend 100 ΚΩ (Potentiometer), 39 ΚΩ und 5,6 ΚΩ

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Spannungswert am Anschluß G = ca. + 5 V

Spannung am Anschluß a = +10V

Spannung am Anschluß b — — 7 V

Es ist offensichtlich, daß für einen Fachmann bei der Analgesieschaltungsanordnung nach der Erfindung eine Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Analgesieschaltungsanordnung

a) zur Erzeugung einer unregelmäßigen Folge von Einzelimpulsen — entsprechend einem irregulären stochastischen Rhythmus für die Elektroanalgesie —

b) mit einem Zufallsgenerator mit einer Rauschsignalquelle (Tr 1), von welcher Einzelimpulse abgeleitet werden,

c) mit einer der Rauschsignalquelle (Tr 1) nachgeschalteten Filterschaltung (C 3, C 4, R 3),

d) einer der Rauschsignalquelle (Tr i) nachgeschaltete Signalunterdrückungsschaltung (V2, ICM),

e) bei der die Filter (C 3, C 4, R 3) und Signalunterdrückungsschaltungen V2, ICM) aus dem Rauschsignal der Rauschsignalquelle (Tr 1) eine unregelmäßige Folge von Einzelimpulsen ableiten

f) und bei dem der Filterschaltung (C3, CA, R 3) ein Verstärker (Vi) mit einstellbarer Verstärkung nachgeschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

el) die Filterschaltung einen Filterkondensator (C 4) umfaßt, um hochfrequente Signalteile aus dem Rauschsignal auszufiltern,

dl) die Signalunterdrückungsschaltung einen Differenzverstärker (V2) umfaßt, der Einzelimpulse auswählt, deren Amplitude über einem bestimmten Bezugsspannungswert liegen, und

d2) die Signalunterdrückungsschaltung noch einen monostabilen Multivibrator (ICM) umfaßt, durch den kurz hintereinanderfolgende Einzelimpulse unterdrückt werden.

2. Analgesieschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

d3) daß der Ausgang des Verstärkers (V 1) mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers (V2) gekoppelt ist, dessen zweiter Eingang eine einstellbare Bezugsspannung empfängt.

3. Analgesieschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

d4) daß der monostabile Multivibrator (ICM) einen Operationsverstärker (OP) speist, dessen Ausgangsspannung einen Transistor (Tr 2) ansteuert.

4. Analgesieschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

d5) daß die Impulsbreite des monostabiligen Multivibrators (ICM) zwischen 30 bis 500 μηι Sek. einstellbar ist.

5. Analgesieschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

d6) daß die Impulsform der vom monostabilen Multivibrator (FCM) abgegebenen Impulse recht-

eckförmig, dreieckförmig, sinusförmig, sägezahnförmig oder trapezförmig ist.