DE3541106A1

DE3541106A1 - Vorrichtung zur erzeugung von stroemen fuer die elektrotherapeutische behandlung

Info

Publication number: DE3541106A1
Application number: DE19853541106
Authority: DE
Inventors: Hartwig Dipl Ing Steffen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1987-05-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strömen für die elektrotherapeutische Behandlung, bei welcher die verstärkten Ausgangsströme zweier gegeneinander verstimmter Mittelfrequenzoszillatoren auf Strompfaden, die einander in einem Behandlungsgebiet kreuzen, in ein Gewebe eingeleitet werden, so daß in dem Behandlungsgebiet Ströme mit einer Schwebungsfrequenz entstehen, enthaltend:
(a) einen festfrequenten Oszillator und
(b) einen spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillator mit einem Steuereingang.

Solche Vorrichtungen bezwecken in einem bestimmten Behandlungsgebiet Ströme mit einer verhältnismäßig niedrigen, veränderbaren Frequenz zu erzeugen, wobei in anderen Gebieten solche Ströme nicht auftreten sollen, sondern lediglich Ströme höherer Frequenzen im Mittelfrequenzenbereich. Dies wird dadurch erreicht, daß über zwei Paare von Elektroden Ströme über Strompfade eingeleitet werden, die sich in einem Behandlungsbereich kreuzen. In diesem Bereich treten dann Interferenzen oder Schwebungen auf, welche die gewünschte Differenzfrequenz besitzen. Außerhalb des Behandlungsgebietes sind die Ströme für sich allein wegen der höheren Frequenzen unwirksam.

Es sind verschiedene derartige Geräte bekannt (DE-PS 11 09 280, AT-PS 2 03 147). Bei den bekannten Geräten treten infolge Alterung, Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüssen Frequenzschwankungen auf. Die Geräte müssen daher laufend nachgeeicht werden, um mit genau definierten, therapeutisch wirksamen Frequenzen arbeiten zu können.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art selbsteichend auszubilden, so daß eine exakte Einstellung der in dem Behandlungsgebiet auftretenden Differenzfrequenz sowie eine Konstanz der Grundfrequenzen beider Oszillatoren gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
(c) der spannungsgesteurt-frequenzveränderliche Oszillator mit seinem Steuereingang durch einen Umschalter wahlweise
(c₁) zu Eichzwecken in einen Eichregelkreis einschaltbar ist, in welchem der frequenzveränderliche Oszillator mit einem Quarzoszillator verglichen wird und durch eine Steuerspannung an dem Steuereingang auf die Frequenz des Quarzoszillators einsteuerbar ist, oder
(c₂) an eine Abtast- und Halteschaltung anlegbar ist,
(d) die Abtast- und Halteschaltung
(d₁) bei Einschaltung des Oszillators in den Regelkreis im Abtastbetrieb von der Steuerspannung des Regelkreises beaufschlagt ist und
(d₂) bei Umschaltung des Umschalters auf die Abtast- und Halteschaltung auf Haltebetrieb umschaltbar ist,
(e) zur Erzielung einer vorgegebenen Verstimmung des Oszillators der Ausgangsspannung der Abtast- und Halteschaltung am Eingang des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators eine verstimmungssteuernde Spannung überlagerbar ist, die von einem Regler geliefert wird, und
(f) der Regler in einen Differenzfrequenz-Regelkreis eingeschaltet ist, in welchem die Differenz der Frequenzen von festfrequentem und spannungsgesteuert- frequenzveränderlichem Oszillator durch Veränderung der verstimmungssteuernden Spannung auf einen Sollwert regelbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Grundfrequenzen beide durch einen Quarzoszillator bestimmt, so daß deren Konstanz gewährleistet ist. Zur Verstimmung des einen dieser Oszillatoren gegenüber dem anderen wird der Eichregelkreis aufgetrennt. Statt dessen wird der Oszillator von der Ausgangsspannung einer Abtast- und Halteschaltung gesteuert, welche die vorher in dem Eichregelkreis auftretende Steuerspannung speichert.

Durch Überlagerung einer Spannung kann dann eine Verstimmung dieses spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators gegenüber dem festfrequenten Oszillator erfolgen. Ein Differenzfrequenz-Regelkreis, der wiederum diese Spannung regelt, sorgt dafür, daß eine vorgegebene Differenzfrequenz eingehalten wird. Über den Umschalter kann jederzeit eine Eichung der Grundfrequenz des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Erzeugung von Strömen durch Interferenzen mittelfrequenter Ströme auf sich kreuzenden Strompfaden.

Fig. 2 zeigt Signale, die in dem Differenzfrequenz- Regelkreis auftreten.

Mit 1 ist ein quarzgesteuerter Oszillator bezeichnet, der eine Frequenz von 4 KHz erzeugt. Dieser Quarzoszillator 1 liefert eine Referenzfrequenz sowohl für einen festfrequenten Oszillator 4 als auch für einen spannungsgesteuerten-frequenzveränderlichen Oszillator 12. Die Frequenz des festfrequenten Oszillators 4 wird über einen an sich bekannten phasenstarren Regelkreis auf die Frequenz des Quarzoszillators 1 geregelt. Der phasenstarre Regelkreis enthält zu diesem Zweck einen Phasendiskriminator 2, an welchem das Ausgangssignal des festfrequenten Oszillators 4 und das Ausgangssignal des Quarzoszillators 1 anliegen. Bei einem Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen erscheint ein Ausgangssignal am Ausgang des Phasendiskriminators 2, das durch einen Tiefpaß 3 in eine Gleichspannung umgesetzt wird. Die Gleichspannung liegt am Steuereingang des Oszillators 4 und stellt sicher, daß die Phase und damit auch die Frequenz des Oszillators 4 mit der des Quarzoszillators 1 übereinstimmt. Das Ausgangssignal des Oszillators 4 steuert einen Leistungsverstärker 5, dessen Ausgangsströme wie in Fig. 1 bei 19 angedeutet, auf zwei Elektroden gegeben werden, die einen in Fig. 1 im wesentlichen horizontal dargestellten Strompfad bestimmen.

Der spannungsgesteuert-frequenzveränderliche Oszillator 12 ist mit seinem Steuereingang (U 4) durch einen Umschalter 10 in Form eines Multiplexers wahlweise zu Eichzwecken in einem Eichregelkreis einschaltbar oder an eine Abtast- und Halteschaltung 9 anlegbar. Der Eichregelkreis enthält ebenfalls einen Phasendiskriminator 6, an welchem einerseits das Ausgangssignal des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators 12 und andererseits das Ausgangssignal des Quarzoszillators 1 anliegen. Bei einer Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen tritt an dem Phasendiskriminator 6 ein Ausgangssignal auf, das durch einen Tiefpaß 7 geglättet wird und eine Steuerspannung U 1 liefert. Diese Steuerspannung U 1 ist bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Umschalters 10 auf den Steuereingang des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators 12 geschaltet. Es wird daher, wie oben im Zusammenhang mit dem Oszillator 4 schon beschrieben wurde, die Frequenz des Oszillators 12 auch die Frequenz des Quarzoszillators 1 geregelt. Die dabei auftretende Steuerspannung U 1 ist über einen weiteren Tiefpaß 8 auf eine Abtast- und Halteschaltung 9 geschaltet, welche diese Spannung als Spannung U 2 an einem Ausgang bereit hält. Bei dieser Betriebsweise sind die Frequenzen der beiden Oszillatoren 4 und 12 genau gleich. Es tritt keine Differenzfrequenz auf.

Das Ausgangssignal des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators 12 steuert ebenfalls einen Leistungsverstärker 13, der entsprechende Ströme über Elektroden leitet, welche einen Strompfad bestimmen, der den Strompfad zwischen den Elektroden des Leistungsverstärkers 5 in einem Behandlungsgebiet kreuzt. Solange die beiden Frequenzen der Oszillatoren 4 und 12 gleich sind, treten im Behandlungsgebiet keine Ströme mit einer Differenzfrequenz auf.

Zur Erzeugung solcher Ströme wird der Umschalter 10 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung A in die Stellung B umgeschaltet. Gleichzeitig wird die Abtast- und Halteschaltung 9 auf Haltebetrieb umgeschaltet, also von der Eingangsspannung abgetrennt. Die Abtast- und Halteschaltung liefert daher weiterhin die Steuerspannung, die während des Eichvorgangs im Eichregelkreis aufgetreten war. Dieser Spannung wird jetzt in Summationsmitteln 11 eine Zusatzspannung U 3 von einer Regeleinheit 18 überlagert. Dadurch erfolgt eine Verstimmung des Oszillators 12. Die Frequenzen der von den Leistungsverstärkern 5 und 13 abgegebenen Ströme sind geringfügig verschieden, und im Behandlungsgebiet treten Ströme mit einer therapeutisch wirksamen Differenzfrequenz auf.

Diese Differenzfrequenz wird in einem Differenzfrequenz- Regelkreis geregelt. Zu diesem Zweck enthält der Differenzfrequenz- Regelkreis Mittel 17 zur Überlagerung der Ausgangssignale des festfrequenten Oszillators 4 und des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators 12 zur Bildung eines Überlagerungssignals. Das Überlagerungssignal ist in Fig. 2a schematisch dargestellt. Das Überlagerungssignal liegt an einer Gleichrichterschaltung 16 an, welche ein gleichgerichtetes Überlagerungssignal liefert. Dieses gleichgerichtete Überlagerungssignal ist in Fig. 2b dargestellt. Das gleichgerichtete Überlagerungssignal liegt an einem Tiefpaß 15 an, der ein Signal mit der Differenzfrequenz der Frequenzen der beiden Oszillatoren liefert. Dieses Signal ist in Fig. 2c dargestellt. Das besagte differenzfrequente Signal liegt an einem Schmitt-Trigger 14 an. Der Schmitt-Trigger 14 liefert eine Folge von Impulsen gemäß Fig. 2d, deren Frequenz gleich der Differenzfrequenz ist. Diese Impulse sind auf die Regeleinheit 18 geschaltet. Die Regeleinheit 18 enthält (nicht dargestellte) Mittel zur Umsetzung der besagten Frequenz in ein Digitalsignal und digitale Regelmittel und D/A-Wandlermittel zur Veränderung der verstimmungssteuernden Spannung U 3 in Abhängigkeit von der Abweichung des besagten Digitalsignals von einem digital vorgegebenen Sollwert. Hierdurch erfolgt eine Regelung der erzeugten Differenzfrequenz.

Die digitalen Regelmittel enthalten vorzugsweise einen programmierten Mikroprozessor. Weiterhin ist eine Programmautomatik zur zyklischen Änderung der Differenzfrequenz vorgesehen.

Die Regeleinheit 18 sieht weiterhin eine periodische Nacheichung der Schaltung vor, indem der Umschalter 10 periodisch in die Stellung A umgeschaltet wird, wobei gleichzeitig eine Umschaltung der Abtast- und Halteschaltung auf Haltebetrieb erfolgt.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Strömen für die elektrotherapeutische Behandlung, bei welcher die verstärkten Ausgangsströme zweier gegeneinander verstimmter Mittelfrequenzoszillatoren auf Strompfaden, die einander in einem Behandlungsgebiet kreuzen, in ein Gewebe eingeleitet werden, so daß in dem Behandlungsgebiet Ströme mit einer Schwebungsfrequenz entstehen, enthaltend:
(a) einen festfrequenten Oszillator (4) und
(b) einen spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillator (12) mit einem Steuereingang,
dadurch gekennzeichnet, daß
(c) der spannungsgesteuert-frequenzveränderliche Oszillator (12) mit seinem Steuereingang durch einen Umschalter (10) wahlweise
(c₁) zu Eichzwecken in einen Eichregelkreis einschaltbar ist, in welchem der frequenzveränderliche Oszillator (12) mit einem Quarzosillator (1) verglichen wird und durch eine Steuerspannung (U 1) an dem Steuereingang auf die Frequenz des Quarzoszillators (1) einsteuerbar ist, oder
(c₂) an eine Abtast- und Halteschaltung (9) anlegbar ist,
(d) die Abtast- und Halteschaltung (9)
(d₁) bei Einschaltung des Oszillators (12) in den Regelkreis im Abtastbereich von der Steuerspannung (U 1) des Regelkreises beaufschlagt ist und
(d₂) bei Umschaltung des Umschalters (10) auf die Abtast- und Halteschaltung (9) auf Haltebetrieb umschaltbar ist,
(e) zur Erzielung einer vorgegebenen Verstimmung des Oszillators (12) der Ausgangsspannung (U 2) der Abtast- und Halteschaltung (9) am Eingang des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators (12) eine verstimmungssteuernde Spannung (U 3) überlagerbar ist, die von einem Regler (18) geliefert wird, und
(f) der Regler (18) in einen Differenzfrequenz- Regelkreis eingeschaltet ist, in welchem die Differenz der Frequenzen von festfrequentem und spannungsgesteuert-frequenzveränderlichem Oszillator (4 bzw. 12) durch Veränderung der verstimmungssteuernden Spannung (U 3) auf einen Sollwert regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichregelkreis ein phasenstarrer Regelkreis ist mit
(a) einen Phasendiskriminator (6), an dessen Eingängen das Ausgangssignal des Quarzoszillators (1) und der Ausgang des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators (12) anliegen und
(b) einem Tiefpaßfilter (7), das von dem Ausgang des Phasendiskriminators (6) beaufschlagt ist und die besagte Steuerspannung (U 1) liefert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der festfrequente Oszillator (4) ein spannungsgesteuerter Oszillator ist,
(b) dieser spannungsgesteuerte Oszillator (4) in einem phasenstarren Regelkreis (2, 3) mit einem als Referenz dienenden Quarzoszillator (1) angeordnet ist und
(c) der gleiche Quarzoszillator (1) als Referenz in dem Eichregelkreis und in dem phasenstarren Regelkreis des festfrequenten Oszillators (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzfrequenz-Regelkreis
(a) Mittel (17) zur Überlagerung der Ausgangssignale des festfrequenten Oszillators (4) und des spannungsgesteuert-frequenzveränderlichen Oszillators (12) zur Bildung eines Überlagerungssignals enthält sowie
(b) eine Gleichrichterschaltung (16), an der das Überlagerungssignal anliegt und welche ein gleichgerichtetes Überlagerungssignal liefert,
(c) einen Tiefpaß (15), an dem das gleichgerichtete Überlagerungssignal anliegt und der ein Signal mit der Differenzfrequenz der Frequenzen der beiden Oszillatoren liefert,
(d) einen Schmitt-Trigger (14) an dem das besagte differenzfrequente Signal anliegt und der eine Folge von Impulsen liefert, deren Frequenz gleich der Differenzfrequenz ist,
(e) Mittel zur Umsetzung der besagten Frequenz in ein Digitalsignal und
(f) digitale Regelmittel und D/A-Wandlermittel in dem besagten Regler zur Veränderung der verstimmungssteuernden Spannung in Abhängigkeit von der Abweichung des besagten Digitalsignals von einem digital vorgebbaren Sollwert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Regelmittel einen programmierten Mikroprozessor enthalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Programmautomatik zur zyklischen Änderung der Differenzfrequenz.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zum periodischen Umschalten des Umschalters (10) auf die Steuerspannung des Eichregelkreises und der Abtast- und Halteschaltung (9) auf Abtastbetrieb.