DE3750952T2

DE3750952T2 - Verfahren und Gerät zur Erzielung von Niederfrequenz anreizenden elektrischen Zeichen.

Info

Publication number: DE3750952T2
Application number: DE3750952T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Total Human Medi Anzai; Atsunori Total Human M Futsuki
Original assignee: Total Human Medical Laboratory Co Ltd
Current assignee: Total Human Medical Laboratory Co Ltd
Priority date: 1986-10-04
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2007-10-03
Also published as: KR880004824A; EP0268366A2; EP0268366B1; ATE116565T1; ES2066763T3; CA1311015C; DE3750952D1; EP0268366A3; KR900008443B1; US4875484A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung niederfrequenter Reizsignale, wobei die Signale verwendet werden können, einen elektrischen Reiz einem biologischen Körper zuzuführen.
Es ist vorgeschlagen worden, daß, wenn ein Hörreiz auf einen biologischen Körper ausgeübt wird, indem zum Beispiel passende Musik, wie leichte oder klassische Musik, gespielt wird, heilende Effekte für Schmerzen, wie zum Beispiel Schulterschmerzen oder für andere unangenehme Empfindungen erreicht werden können, weil der biologische Körper sich wohl oder unwohl fühlt basierend auf der experimentellen Konzeption, oder seine Aufmerksamkeit gezwungenermaßen auf andere Dinge als Schmerz und unangenehme Empfindungen gerichtet ist. Gleichermaßen ist es auch bekannt, daß, wenn ein elektrischer Reiz (wie zum Beispiel ein Hautreiz oder ein perkutaner Reiz) auf einen biologischen Körper ausgeübt wird, Schulterschmerzen oder andere unangenehme Empfindungen abgebaut oder geheilt werden können.
Gemäß experimentellen Ideen wurde außerdem vorgeschlagen, daß ein biologischer Körper einen erhöhten Erfrischungsreiz empfinden kann, der höhere Heileffekte erzielen kann, wenn ein relativ häufiger Reiz dem biologischen Körper zugeführt wird statt eines Reizes, der mit geringerer Rate bzw. Häufigkeit verabreicht wird und daß ein Reiz, der dem biologischen Körper regelmäßig gegeben wird, besser ist als ein unregelmäßiger Reiz.
Basierend auf den oben beschriebenen Beobachtungen und Vorschlägen sind verschiedenste Heilmethoden vorgeschlagen worden um Schmerzen zu verringern.
Als ein Beispiel eines Verfahrens, das elektrische Reizsignale erzeugt, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, ein elektrisch es Reizsignal zu erzeugen, dessen Pulswiederholfrequenz nicht gemäß einer Zeitabweichung bzw. eines Zeitablaufes variiert wird, und dieses Reizsignal einem biologischen Körper zuzuführen, insbesondere sympathischen Nerven und parasympathischen Nerven. Darüberhinaus wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, die elektrische Reizsignale erzeugt, zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungsschrift Nr. 56-5543, 1981, (hier im weiteren als "Druckschrift 1" bezeichnet) und der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 56-22 921 (hier im weiteren als "Druckschrift 2" bezeichnet).
Die Druckschrift 1 beschreibt ein Verfahren gemäß der sogenannten 1/f Fluktuationstheorie, bei der ein Musiksignal als Frequenzspektrum analysiert wird, wobei die spektrale Leistungsdichte des analysierten Signals invers proportional zur Frequenz ist, während die Frequenz des elektrischen Reizsignals über eine vergleichsweise lange Zeitperiode von 0,5 bis 4 Sekunden innerhalb eines Frequenzbereiches zwischen 10 und 100 Hz geändert wird und dadurch ein elektrisches Reizsignal erzeugt wird.
Andererseits beschreibt die Druckschrift 2 ein Verfahren, bei dem die Pulswiederholfrequenz des elektrischen Reizsignals und außerdem ein irreguläres Pulsmuster (bei dem die erzeugende Zeitdauer dieser Pulswiederholung variiert wird) zuerst auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden und die Reproduktion bzw. die Wiedergabe der aufgezeichneten Daten von dem Aufzeichnungsmedium gemäß der 1/f Fluktuationstheorie durchgeführt wird.
Man hat seitdem in diesem Arbeitsfeld herausgefunden, daß die Wirkungen der Schmerzverringerung erhöht werden können, wenn das Tempo der Musik mit den Nerven und weiterhin mit dem Gewebe und den Zellen synchronisiert wird. Dementsprechend kann diese Wirkung dadurch realisiert werden, daß, wenn die Tonlautstärke (oder der Schalldruck) als Toninformation verwendet werden, der perkutane Reiz auf einen biologischen Körper synchron mit dem Tempo der Musik gegeben werden kann.
Weil jedoch gemäß dem oben beschriebenen Verfahren der perkutane Reiz einem biologischen Körper gemäß der aus der 1/f Fluktuationstheorie hergeleiteten Frequenz gegeben wird, ist es in der praktischen Durchführung schwierig, diesen Reiz dem Tempo der Musik anzupassen.
Darüberhinaus ist es in diesem Arbeitsfeld bekannt, daß, wenn ein Hörreiz, wie Musik oder andere Töne, und ein perkutaner Reiz (elektrischer Reiz), der die hörbare Information widerspiegelt, kombiniert werden und einem biologischen Körper zugeführt werden, ein größerer Heileffekt bei der Schmerzreduzierung erwartet werden kann im Vergleich zu einem Einzelreiz. Die heilende Wirkung kann weiterhin erhöht werden, wenn beides, der Hörreiz und der elektrische Reiz, einem biologischen Körper im wesentlichen in Echtzeit zugeführt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Verfahren kann jedoch kein Verfahren die beiden Reize einem biologischen Körper in Echtzeit zuführen. Dementsprechend ist, da der elektrische Reiz einem biologischen Körper zugeführt wird, auch wenn die Musik Pause macht oder leise gestellt ist, wodurch ein niedriger Schalldruck bereitgestellt wird, der Reiz nicht der experimentellen Schmerzverringerung eines biologischen Körpers angepaßt. Im Ergebnis spürt der biologische Körper diesen Reiz als kontinuierliche Abänderungen reiner Reizmuster, so daß keine wesentlich erhöhten heilenden Wirkungen erwartet werden können, die zu verringertem Schmerz führen.
Das US Patent US-A 28 20 453 offenbart ein Verfahren, einem Patienten elektrische Impulse zu therapeutischen Zwecken zuzuführen. In einer Anordnung speist ein Wandler zwei elektrische Kanäle, von denen einer ein Audiokanal ist, der in der Lage ist, Töne, wie zum Beispiel Musik, über einen Lautsprecher abzugeben, der andere ein "Schock"-Kanal zum Abgeben von elektrischen Schockimpulsen zwischen 100 und 200 Volt ist. Es wird vorgeschlagen, daß der Audiokanal eine aufgezeichnete Musikauswahl abgeben kann, wobei Schockimpulse von dem Patienten erfahren werden, wenn die Musik von einer gewünschten Intensität ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals für die Erzeugung eines Reizsignals für einen Patienten von einer Schallquelle, derart, daß der Patient gleichzeitig Töne bzw. Schall aus der Schallquelle hört und das Reizsignal fühlt, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:
einen Eingabeteil zum Festsetzen und Einstellen von Betriebsbedingungen der Vorrichtung;
einen Wellenformabschnitt bzw. -teil, der so betreibbar ist, daß er ein Signal mit einem niederfrequenten Anteil des Schalls aus der Schallquelle ausgibt;
einen Steuerungsteil, der so betreibbar ist, daß er den Schallautstärkepegel der Schallquelle mit einer Rate zwischen 2 und 100 Hz abtastet und die abgetasteten (gesampelten) Schallpegel in Signale mit entsprechenden Frequenzen unterhalb 60 Hz umwandelt und
einen Strom- und/oder Spannungssteuerungsteil, der auf eine ausgewählte Komponente des niederfrequenten Schalls und die entsprechenden Frequenzen von dem Steuerungsteil anspricht, abhängig von der Einstellung des Eingabeteils, um Strom und/oder Spannungsreizsignale zu erzeugen, die durch die eine ausgewählte niederfrequente Schallkomponente und die entsprechenden Frequenzen moduliert sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Erzeugen eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals aus einer Schallquelle für einen Patienten, derart, daß der Patient gleichzeitig Schall aus der Schallquelle hören und das Reizsignal spüren kann, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:
Herleiten einer niederfrequenten Signalkomponente aus dem Schall aus der Schallquelle;
Abtasten des Schallautstärkepegels der Schallquelle mit einer Rate zwischen 2 und 100 Hz;
Umwandeln der abgetasteten Schallpegel in entsprechende Frequenzen unterhalb von 60 Hz; und
Erzeugen von Reizstrom- und/oder Reizspannungssignalen, die von einer ausgewählten niederfrequenten Schallkomponente und den entsprechenden Frequenzen moduliert werden.
Vorzugsweise können die entsprechenden, durch das Sampling- bzw. Abtastverfahren erhaltenen Schallpegel in Pulsanzahlsteuerungswerte umgewandelt werden, und schließlich wird eine Pulsanzahlmodulation gemäß diesen Pulsanzahlsteuerungswerten durchgeführt, um so die Strom- oder Spannungssteuerung zu bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Pulsanzahlmodulation derartig durchgeführt, daß die Pulsanzahl innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und 30 in Antwort auf den Schallautstärkepegel ist. Die reizerzeugende Vorrichtung hat ein Steuerungssystemauswahlteil zur Schaltung von nur einem der Reizstrom- und Reizspannungssignale, basierend auf Steuerungsinformation, die von dem Steuerung steil abgeleitet wird und zur Ausgabe desselben als das elektrische Reizsignal.
Darüberhinaus kann der Stromsteuerungsteil ein Wellenformerzeugungsteil enthalten zur Ausgabe eines Spannungswellenformsignals das den Schallautstärkepegeln entspricht und einen reizspannungssignalerzeugenden Schaltkreis zur Ausgabe eines Stromreizsignals mit derselben Wellenform wie die eines Eingangsspannungswellenformsignals.
Zusätzlich kann der Steuerungsteil ein Wellenformerzeugungsteil aufweisen zur Erzeugung eines Spannungswellenformsignals mit einer Frequenz, die dem Schallautstärkepegel entspricht und einen Spannungsreizerzeugungsschaltkreis zur Ausgabe des Eingangsspannungswellenformsignals als ein Reizspannungssignal.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Steuerungsteil Einrichtungen zur Unterteilung der Schallautstärkepegel in mehrere Pegelstufen, einen Nur-Lese-Speicher zum vorherigen Speichern einer Schallautstärkepegel-zu-Frequenzen-Umwandlungstabelle und Einrichtungen für das Aus lesen einer Frequenz aus dem Nur-Lese-Speicher, welche dem Schallautstärkepegel bei jedem Abtastvorgang entspricht.
Der abgetastete Schallautstärkepegel wird vorzugsweise auf einen Nullpegel gesetzt, wenn der nachgewiesene Schallautstärkepegel gleich Null ist oder niedriger ist als ein minimaler Wert.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Spannungs- oder Stromsteuerung auf der Basis des Schallautstärkepegels der Schallinformation durchgeführt, um so das elektrische Reizsignal in einer irregulären Weise zu modulieren. Dementsprechend kann der Patient durch einen elektrischen Reiz in Antwort auf die Geschwindigkeit der Toninformation stimuliert werden. Außerdem kann mit dem Hörreiz eine Zeitperiode ohne Reiz erzeugt werden, wenn die Musik eine Pause macht oder leise gestellt bzw. abgestellt ist, oder der Schallpegel niedrig ist. Als Ergebnis wird der perkutane Reiz dem Patienten im wesentlichen in Echtzeit zu der Zeit gegeben, zu der der Patient den Reiz spürt, und daher können die Heilwirkungen einer musikalischen Behandlung, die dieses Verfahren verwendet, verbessert werden im Vergleich zu den früher vorgeschlagenen Heilwirkungen.
Weil gemäß der bevorzugten Ausführungsform das Schalldruckabtasten in einem kürzeren Zyklus durchgeführt wird, durch den der Patient im wesentlichen in Echtzeit spürt, kann der elektrische Reiz im wesentlichen in Echtzeit mit dem Hörreiz moduliert werden, so daß unangenehme Empfindungen beseitigt werden und die Heilwirkungen zur Schmerzverminderung außerdem verbessert werden können.
Zusätzlich wird die Frequenz des elektrischen Reizsignals so ausgewählt, daß sie eine niedrige Frequenz zwischen 0 und 60 Hz ist, so daß die mentalen und physischen Reaktionen des Patienten durch ein Phänomen des Ziehens auf die natürliche Vibration der automatischen Nervenreaktion (zum Beispiel in dem sogenannten Phänomen von "KEDACHI (Gänsehaut)" und "FURUE (Zittern)") relaxiert werden können, um so dem Patienten, dessen natürliche Vibration ungefähr 15 Hz ist, ein entspanntes Gefühl zu geben.
In der bevorzugten Ausführungsform wird zuerst eine Prüfung unternommen, ob Schallinformation anwesend ist oder nicht. Wenn Schallinformation anwesend ist, wird nur niederfrequente Information mit einer Frequenz unterhalb von ungefähr 200 Hz abgeleitet. Als Ergebnis des Nachweises, wenn keine Schallinformation nachgewiesen wird, wird von einem Rhythmusgenerator, den es unabhängig geben kann, Quasi-Schallinformation mit einer zufälligen Wellenform erzeugt. Die Strom- oder Spannungssteuerung wird durchgeführt, indem die entsprechenden Wellenformen der niederfrequenten Schallinformation und der Quasi-Schallinformation verwendet werden. Es ist vorzuziehen, daß die Intensität des elektrischen Reizsignals selektiv anpaßbar ist, basierend auf der von der externen Quelle gelieferten Information.
Der Wellenformsteuerungsteil hat vorzugsweise einen Komparator zum Nachweisen, ob Schallinformation vorhanden ist oder ob nicht, einen Tiefpaßfilter zum Filtern von nur der niederfrequenten Schallinformation, die eine Frequenz unterhalb von ungefähr 200 Hz hat, einen Rhythmusgenerator zum Erzeugen von Quasi-Schall-Information und einen Wahlschalter zum Auswählen der niederfrequenten Schallinformation, wenn Schallinformation eingegeben wird und der Quasi-Schallinformation, wenn keine Schallinformation eingegeben wird.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Stromsteuerungsteil einen Intensitätseinstellschaltkreis für das Rhythmusmodulationswellenformsignal und einen das Reizstromsignal erzeugenden Schaltkreis zur Ausgabe eines Reizstromsignals, welches dieselbe Wellenform hat wie die einer Wellenformeingabe von dem Intensitätseinstellschaltkreis und weiterhin hat der Spannungssteuerungsteil einen Reizspannungsschaltkreis zum Ausgeben eines Reizspannungssignals, indem das rhythmusmodulierte Wellenformsignal eingestellt bzw. angepaßt wird.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Intensität des elektrischen Reizsignals selektiv einstellbar.
Sowohl Stromsteuerung als auch Spannungssteuerung können auf der Basis der Wellenform der Schallinformation durchgeführt werden, um so das elektrische Reizsignal in irregulärer Weise zu modulieren. Als Ergebnis kann der Patient elektrisch stimuliert werden, mit anderen Worten es kann ein perkutaner Reiz gegeben werden, entsprechend der Geschwindigkeit der Musik oder ähnlichem. Wenn es keine Schallinformation gibt, kann der Patient durch die Wellenformen der Quasi-Schallinformation stimuliert werden, welche erzeugt worden sind. Deshalb können Schmerzverringerung und Heilwirkungen im Vergleich zu den früher vorgeschlagenen musikalischen medizinischen Behandlungen weiter verbessert werden, weil der Patient mit dem perkutanen Reiz mit der Rate stimuliert werden kann, bei der er (der Reiz) im wesentlichen in Echtzeit gespürt werden kann.
Weiterhin können unangenehme Empfindungen tatsächlich beseitigt werden, weil nur die Schallinformation verwendet wird, die niedrige Frequenzen (niedriger als ungefähr 200 Hz), typisch für Baß und Trommel bzw. Schlagzeug, enthält.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Steuerungsteil Einrichtungen zur Unterteilung der Schallautstärkenpegel in mehrere Pegelstufen und Einrichtungen zur Umwandlung der unterteilten Pegel in die korrespondierenden Amplitudensteuerungswerte und zur Ausgabe der umgewandelten Regel- bzw. Steuerungswerte.
Außerdem wird in der bevorzugten Ausführungsform ein elektrisches Reizsignal mit 24 Stufen als Amplitudensteuerungswert innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und 100% der anfänglich eingestellten Intensität gewonnen.
In einem anderen Betriebsmodus kann die zuvor in der Steuerungsstation gespeicherte Steuerungsinformation ausgelesen werden, ohne akustische Information von der Schallquelle zu verwenden, um so die Strom- und Spannungsreizsignale zu steuern, und die Strom- und Spannungsreizsignale werden abwechselnd als der elektrische Reiz ausgegeben.
Die Steuerungsinformation wird vorzugsweise aus mehr als einer Art von Wellenform-, Frequenz- und Intensitätsinformation gewonnen. Die Steuerungsinformation kann auswählbar und veränderbar zu passenden Werten hin sein, die passend für den Patienten in Antwort auf die externe Ausgabe sind.
Darüberhinaus kann der abwechselnde Betrieb der Strom und Spannungsreizsignale zufällig geschehen.
Das Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden, abwechselnden Wirkungsweisen ist vorzugsweise aufs Geratewohl innerhalb eines Bereiches von einigen Sekunden bis zu einigen -zig Sekunden einstellbar. Insbesondere wird das Abwechslungszeitintervall vorzugsweise so gewählt, daß es ungefähr 2 Sekunden bis 1 Minute beträgt.
Weiterhin wird die Frequenz des elektrischen Reizsignals vorzugsweise so gewählt, daß es ein Niederfrequenzsignal mit einer Frequenz zwischen 0 und 60 Hz ist.
Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen durchgängig gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet werden und in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine grundlegende Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
die Fig. 2A und 2B Blockdiagramme sind, von denen jedes einen Teil eines detaillierten Blockdiagramms einer Vorrichtung zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
die Fig. 3A bis 3K Spannungswellenformsignaldiagramm von Signalen sind, die in dem Schaltkreis der Fig. 2A und 2B auftreten;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Tabellenkonversion ist;
Fig. 5 ein funktionelles Blockdiagramm einer in Fig. 2A gezeigten CPU (central processing unit = zentrale Recheneinheit) ist;
die Fig. 6 bis 14 Flußdiagramme von Betriebsweisen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind;
Fig. 15 einen Schaltkreis für Stromreize zeigt;
Fig. 16 einen Schaltkreis für Spannungsreize zeigt.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Grundanordnung zeigt, um gewisse Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung zu erklären, während die Fig. 2A und 2B Blockdiagramme sind, von denen jedes einen Teil eines detaillierten Blockdiagramms einer Vorrichtung zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals zeigt, der die vorliegende Erfindung umfaßt. In den Fig. 2A und 2B sollten die Teile miteinander verbunden werden, die mit denselben Bezugszeichen "a" bis "j" gekennzeichnet sind.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals mit einem Reizsignal erzeugenden Teil 10 zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals, einem Geberteil 12 zur selektiven Lieferung von Daten, die erforderlich sind, um den reizsignalerzeugenden Teil 10 anzusteuern bzw. zu treiben, einem Elektrodenteil 14 zur Abgabe des erzeugten elektrischen Reizsignals an einen biologischen oder lebenden Körper und, falls erforderlich, einer Schallquellenvorrichtung 16.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Geberteil 12 einen Eingabe- bzw. Eingangsteil 20 zum Eingeben von verschiedenen Typen von Signalen an den reizsignalerzeugenden Teil 10. Diese Signale sind dafür da, die anfänglichen oder vorbestimmten Bedingungen einzustellen, die erforderlichen Bedingungen anzupassen oder die Erzeugung des elektrischen Reizsignals zu initialisieren. Die oben beschriebenen, vorbestimmten Bedingungen mitbeinhalten zum Beispiel die Amplituden (oder die Intensität), die Wellenformen, die Frequenzen, das Reizmuster, Steuerungssysteme zur Steuerung von Strom oder Spannung und Auswahl der Elektroden. Zusätzlich kann der Geberteil 12 weiterhin eine Schallquellenvorrichtung zum Erzeugen von Musik oder anderem Schall enthalten, eine-elektrische Konvertier- oder Transducervorrichtung, wie zum Beispiel einen Lautsprecher oder Ohr- bzw. Kopfhörer zur Wiedergabe der akustischen Information, die von der Schallquellenvorrichtung herrührt und/oder eine Anzeigeeinrichtung 21 zur visuellen Darstellung der erzeugten elektrischen Reizsignale. Alternativ kann statt der Bereitstellung einer Schallquellenvorrichtung im Geberteil 12 diese an den reizerzeugenden Teil 10 als externe Schallquellvorrichtung 16 angeschlossen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform verwendet der reizsignalerzeugende Teil 10 ein Strom- oder Spannungssteuerungssystem. Gemäß dieses Systems wird die Stärke des von der Schallquellenvorrichtung 16 gelieferten Schallpegels nachgewiesen und die physikalischen Größen des Strom- oder Spannungsreizsignals, wie die Frequenzen, Amplituden (Intensität) und Pulsrate oder -form werden in Antwort auf die nachgewiesenen Lautstärkepegel gesteuert, während diese elektrischen Reizsignale kontinuierlich moduliert werden; die so modulierten elektrischen Reizsignale werden von dem reizsignalerzeugenden Teil 10 ausgegeben. In diesem Fall werden die elektrischen Reizsignale vorzugsweise derartig ausgewählt, daß die Frequenz der Reizsignale eine niedrige Frequenz innerhalb des Frequenzbereichs von ungefähr 0 bis 50 Hz ist, in dem sich biologische Körper wie zum Beispiel Patienten wohlfühlen. Zu diesem Zweck beinhaltet der reizsignalerzeugende Teil 10 einen Steuerungsteil 30 mit einer CPU (central processing unit = zentrale Rechnereinheit) zum Umwandeln des Stärkepegels in vorbestimmte Steuerungsgrößen zur Steuerung der physikalischen Größen und zum Bewirken anderer erwünschter Steuerungen bzw. Steuerungen; ein Stromsteuerungsteil 40 zur Steuerung des Stroms in Antwort auf die oben definierten Steuerungsgrößen, ein Spannungssteuerungsteil 50 zur Steuerung der Spannung in Antwort auf die oben definierten Steuerungsgrößen, ein Steuerungssystemauswahlteil 60 zur Auswahl entweder des Spannungsreizsignals, das von dem Spannungssteuerungsteil 50 erzeugt wird oder des Stromreizsignals, das von dem Stromsteuerungsteil 40 erzeugt wird und ein Ausgabeteil 70.
Darüberhinaus beinhaltet in der bevorzugten Ausführungsform das reizerzeugende Teil 10 einen Wellenformsteuerungsteil 80 zum Durchführen der rhythmischen Reizung (auch als "rhythmische Modulation" bezeichnet), indem der Rhythmus des elektrischen Reizsignals derartig gesteuert wird, daß die Wellenformen von sowohl Strom als auch Spannung während der Anwesenheit von Schall von einer Schallwellenform mit weniger als ungefähr 200 Hz gesteuert werden, unabhängig vom Lautstärkepegel.
Zusätzlich beinhaltet gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Steuerungsteil 30 Einrichtungen zum Erzeugen von verschiedenen Steuerungssignalen für Wellenformen, Pulsbreiten, Frequenzen, Intensität (Amplituden) und zum Übergeben als Parameter, um biologische Körper zu stimulieren, um abwechselnd, beliebig bzw. zufällig das Stromsteuerungssystem oder das Spannungssteuerungssystem zu wechseln, unabhängig von der Musik oder anderer akustischer Information. Wie es später diskutiert werden wird, wird das Muster des Strom- oder Spannungsreizsignals durch diese Steuerungseinrichtung auf das Reizmuster voreingestellt, das für den entsprechenden biologischen Körper passend ist.
Unter Bezug auf die Fig. 2A und 2B wird nun eine Beschreibung der Anordnungen und auch des Steuerungssystems gegeben werden. Es sollte besonders erwähnt werden, daß die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, um die gleichen Schaltkreisanordnungen wie die in Fig. 1 gezeigten zu bezeichnen.
In den Fig. 2A und 2B wird die akustische Information von einer Tonquellenvorrichtung 1 6, zum Beispiel einem Radio, einem Fernseher oder einer anderen akustischen Vorrichtung über einen Verstärker 90 zu einem Schallautstärke-zu-Gleichspannungspegel-Umwandler 91 geleitet. Das sich ergebende Lautstärkepegelsignal wird einem A/D-Wandler (Analog-zu- Digital-Wandler) 92 eingespeist.
Der Ausgang des Verstärkers 90 ist außerdem über eine elektronische Lautstärkesteuerung 94, die durch einen äußeren Schalter SW bedient werden kann, und über einen Verstärker 94 verbunden mit einem elektrisch-zu-akustisch Umwandler oder Transducer 95, wie einem Lautsprecher oder einem Ohrhörer. Diese Ausgabe wird wiedergegeben und dem biologischen Körper als Hörreiz oder hörbarer Reiz zugeführt. Es sollte besonders erwähnt werden, daß das Tonwiedergabesystem nicht notwendigerweise in diesem elektrischen Reizapparat verwendet wird, aber durch das Wiedergabesystem der externen Schallquellenvorrichtung 16 ersetzt werden kann.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 94 kann von einem lichtaussendenden Anzeigeteil 21 derartig angezeigt werden, daß Änderungen in der akustischen Information angezeigt werden. In diesem Fall wird das Ausgangssignal in einem Gleichspannungswandler 22 des Anzeigeteils 21, der außerdem eine lichtaussendende Diode (LED) 23 aufweist, bearbeitet. Es sollte außerdem besonders erwähnt werden, daß das lichtaussendende Anzeigeteil 21 in dem Geberteil 12 vorgesehen sein kann.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Reglerteil 30 eine serielle Schnittstelle 31 zum Empfangen des Signals, das vom Eingabeteil 20 des Geberteils 12 drahtlos oder über ein Kabelsystem gesendet wird, eine zentrale Rechnereinheit (CPU) 32 zum Durchführen verschiedener Bearbeitungsschritte in Antwort auf das Signal von der Schnittstelle 31, einen Speicher mit beliebigem Zugriff (RAM) 33 zum Lesen und Schreiben von Daten, die für das Durchführen der verschiedenen Prozesse in der CPU 32 nötig sind, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 34 zum Auslesen der notwendigen Daten daraus, die zuvor gespeichert wurden, zum Verarbeiten in der CPU 32, eine programmierbare Zeiteinheit bzw. Uhr (PTM) 35 zum automatischen Ausgeben beliebiger Frequenzen als eine interne Uhr bezüglich der von der CPU 32 gesetzten bzw. eingestellten Daten, einem Ausgangsanschluß bzw. Ausgang 36 zum Ausgeben der Ausgangssignale, die verschiedene Steuerungssignale von der Steuerungseinheit 30 an andere Schaltkreisanordnungen, und einem Eingangsanschluß bzw. Eingang 37 zum Empfangen einer Eingabe an den Reglerteil 30, wie zum Beispiel einem Signal, um das Ende einer Periode der Frequenz von der PTM 35 nachzuweisen.
Ein Teil des von dem Ausgang 36 hergeleiteten Ausgangssignals wird als Steuerungssignal einem Pulsanzahlgenerator 96 zugeführt und einem Umschalter 97, um zwischen den Signalen von der PTM 35 und von dem Pulsanzahlgenerator 96 umzuschalten bzw. hin- und herzuschalten.
In der bevorzugten Ausführungsform verwenden sowohl der Stromsteuerungsteil 40 und der Spannungssteuerungsteil 50 gemeinsam einen Wellenformerzeugungsteil 41 und einen Wellenformauswahlteil 42, das zum Beispiel einen elektronischen Schalter zur selektiven Ableitung der erzeugten Spannungswellenform aufweist. Ein Frequenz- oder Pulsanzahlsteuerungssignal wird einem Frequenzuhrteil 43 dieses Wellenformerzeugungsteiles 41 über den Umschalter 97 zugeführt und das Frequenzsteuerungssignal vom Ausgang 36 wird ihm ebenfalls zugeführt. Darüberhinaus werden Daten zum Ändern der Puls breite der zu erzeugenden Spannungswellenform einem Pulsbreitendatenteil des Wellenformerzeugungsteils 41 zugeleitet.
Im Wellenformerzeugungsteil 41 gibt es einen wellenformerzeugenden Schaltkreis 45. Dieser wellenformerzeugende Schaltkreis 45 verwendet viele Schaltkreise, von denen verschiedene Typen von Spannungswellenformsignalen ausgegeben werden können, wie es in den Fig. 3A bis 3K gezeigt ist. Die Frequenz des Spannungswellenformsignals kann durch ein Signal des Frequenzuhrteils 43 gesteuert werden und außerdem kann die Breite der Signale durch die Daten des Pulsweitendatenteils 44 verändert werden. Es sollte erwähnt werden, das dieser wellenformerzeugende Schaltkreis 45, der Frequenzuhrteil 43 und der Pulsbreitendatenteil 44 leicht hergestellt werden können, indem herkömmliche Verfahren für elektronische Schaltkreise verwendet werden und daher keine speziellen elektronischen Schaltkreise verwendet werden müssen. Mindestens einer oder mehr als zwei der Wellenformerzeugungsschaltkreise 45 werden derartig betrieben, daß sie eine oder mehr als zwei Gruppen der Spannungswellenformmuster auswählen in Antwort auf das vom Ausgang 36 als ein Wellenformauswahlsignal erhaltenen Steuerungssignals. Außerdem ist der Wellenformerzeugungsteil 41 derartig gestaltet, daß eine oder mehr als zwei Gruppen der von dem Wellenformerzeugungsteil 41 ausgegebenen Spannungswellenformmuster auf der Basis eines Wellenformauswahlsignals vom Ausgang 36 erhalten werden können. Die Schaltkreisanordnung des Wellenformauswahlschaltkreises 42 kann auch unter Verwendung herkömmlicher Schaltkreisverfahren hergestellt werden und erfordert keine spezifische Schaltkreisanordnung.
Eines der von diesem Wellenformauswahlteil 42 ausgewählten Spannungswellenformsignale wird über einen Intensitäts-(Amplituden-)Einstellschaltkreis 46 des Stromsteuerungsteils 40 einem Reizstromerzeugungsschaltkreis 47 zugeführt. Das andere der Spannungswellenformsignale wird einem Reizspannungserzeugungsschaltkreis 51 des Spannungssteuerungsteils 50 zugeführt.
Im Stromsteuerungsteil 40 wird das Spannungswellenformsignal, das in den Intensitätsfestsetzungsschaltkreis 46 eingeben wird, auf ein Spannungswellenformsignal eingestellt, das in Antwort auf das Steuerungssignal vom Ausgang 36 eine passende Amplitude hat, während im Reizstromerzeugungsschaltkreis 47 dessen Eingangsspannungswellenformmuster in ein elektrisches Reizsignal vom Stromwellenformtyp umgewandelt wird, das dasselbe Muster hat wie das Spannungswellenformmuster.
Andererseits wird in dem Spannungssteuerungsteil 50 das Spannungswellenformsignal, das in einen Reizspannungsversorgungsschaltkreis 51 über den Wellenformauswahlteil 42 eingegeben wird, in ein elektrisches Reizsignal vom Spannungswellenformtyp umgewandelt, das in Antwort auf ein Intensitäts-(Amplituden-) und Frequenzsteuerungssignal vom Ausgang 36 eine bestimmte Intensität und Frequenz hat.
Zusätzlich gibt es in der bevorzugten Ausführungsform ein Steuerungssystemauswahlteil 60 zum Auswählen des elektrischen Reizsignals, welches in Übereinstimmung mit entweder dem Stromsteuerungssystem oder dem Spannungssteuerungssystem erzeugt wurde, und zum Abgeben des ausgewählten elektrischen Reizsignals an einen biologischen Körper als Hautreiz. Dieser Auswahlvorgang kann durchgeführt werden in Antwort auf ein Auswahlsystemsteuerungssignal, das vom Ausgang 36 erhalten wird, wobei entweder das Stromsteuerungssystem oder das Spannungssteuerungssystem ausgewählt wird, anderenfalls werden beide Steuerungssysteme abwechselnd ausgewählt.
Das über dieses Steuerungssystemauswahlteil 60 erhaltene elektrische Reizsignal wird an einen Ausgabeteil der Vorrichtung zum Erzeugen niederfrequenter elektrischer Reizsignale weitergeleitet. An diesen Ausgabeteil 70 werden Elektroden zur Ausübung von Hautreizen an mehr als einen Teil des biologischen Körpers angeschlossen. Eine Auswahl der Elektroden steht unter Kontrolle eines Elektrodenauswahlsteuerungssignals, das vom Ausgang 36 erhalten wird.
In der bevorzugten Ausführungsform hat das Wellenformsteuerungsteil 80: Einrichtungen zum Nachweis von akustischer Information vom Verstärker 90, zum Beispiel einen Vergleicher 81, einen Tiefpaßfilter 82 zum Durchlassen akustischer Information mit einer Frequenz, die niedriger ist als ungefähr 200 Hz, einen Rhythmusgenerator 83 für die Erzeugung einer quasi-akustischen Wellenform während einer Pause oder einem stillen Teil der akustischen Information und einen Wahlschalter 84 für die Auswahl der akustischen Information, die eine Frequenz hat, die niedriger ist als ungefähr 200 Hz und die von dem Tiefpaßfilter 82 geliefert wird, wenn die akustische oder Toninformation von dem Vergleicher 81 nachgewiesen wird und für die Weiterleitung der quasi-akustischen Information als eine rhythmusmodulierte (Reiz-) Wellenform zum Wellenformauswahlteil 42, wenn der Komparator 81 keine akustische Information detektiert. Die oben beschriebene akustische Information wird außerdem über einen A/D-Wandler 92 dem Steuerungsteil zugeführt und wird als rhythmische Darstellung in dem Anzeigeteil 21 unter Kontrolle des Steuerungssignals vom Ausgang angezeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Frequenz des elektrischen Reizsignals, das die Hautreizung liefern soll, als eine niedrige Frequenz gewählt. In der bevorzugten Ausführungsform wird bestimmt, daß ein Frequenzbereich ungefähr von 0 bis 60 Hz zu sein hat, bei dem ein biologischer Körper eine angenehme Empfindung erfährt. Indem entweder die Stromsteuerung oder die Spannungssteuerung gemäß des Schallautstärkenpegels der Schallquelle gesteuert wird, wird das elektrische Reizsignal moduliert.
Im Fall des Stromsteuerungssystems fühlen die Zellen eines biologischen Körpers elektrische Ladung als Energie, während im Fall des Spannungssteuerungssystems ein kleiner Strom ausreichend ist, wenn der Körper die gleiche angenehme Empfindung fühlen soll wie die im Stromsteuerungssystem, weil die Spannung fluktuiert bzw. verändert wird. Es ist im Stand der Technik bekannt, daß bei beiden Steuerungs- bzw. Steuerungssystemen ein biologischer Körper eine angenehme Empfindung empfinden kann.
In der bevorzugten Ausführungsform werden die drei folgenden Modulationen durchgeführt.
(1) Das elektrische Reizsignal wird moduliert, indem die Frequenzen von Strom und Spannung, Amplitude und Pulsanzahl in Beziehung zum Schallpegel gesteuert werden.
(2) Das elektrische Reizsignal wird rhythmusmoduliert, indem Strom und Spannung gesteuert werden, während eigene Wellenformen und Quasi-Schallwellenformen mit Frequenzen niedriger als ungefähr 200 Hz verwendet werden, ohne daß der Schallpegel verwendet wird.
(3) Das elektrische Reizsignal wird reizmustermoduliert, indem die Muster von Strom und Spannung gesteuert werden, basierend auf einer Kombination von verschiedenen Typen von Steuerungsinformationen (Wellenformen, Frequenzen und Amplituden), die zuvor in dem Steuerungsteil festgesetzt wird, ohne daß die Schallinformation verwendet wird.
Unter Bezug auf die Fig. 4 bis 16 wird eine detaillierte Beschreibung gegeben werden. Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Tabellenkonversion. Fig. 5 ist ein funktionelles Blockdiagramm der CPU 32. Die Fig. 6 bis 14 sind Flußdiagramme von Betriebsweisen gemäß der bevorzugten Ausführungsform, wobei die entsprechenden Verfahrensschritte mit "S" angezeigt werden.
Nun wird die Schallpegelfrequenzmodulation beschrieben werden.
Zuerst wird ein Einschalter angeschaltet, um die Musikquellenvorrichtung 16 zu erregen. Dadurch wird akustische Information, wie zum Beispiel Musik erzeugt, wodurch ein Hörreiz auf einen biologischen Körper, wie zum Beispiel einem Patienten, gegeben wird.
Die von der Musiktonvorrichtung 16 herrührende akustische oder Toninformation wird in einen Tonpegel umgewandelt, der aus den Daten passender Bitzahlen besteht, wie zum Beispiel 8-Bit-Daten oder 256-Bit-Daten, wie es in der oberen Spalte der Fig. 4 gezeigt ist, indem ein Tonlautstärke-zu-Gleichspannungspegel-Umwandler 91 und ein A/D-Wandler 92 verwendet werden, wobei in Echtzeitbetrieb gearbeitet wird.
Eine vorher festgelegte Anfangsinformation, die die Modulation, die Wellenform, die Frequenz, die Elektrodenauswahl, das Steuerungssystem und so weiter enthält, wird durch den Eingabeteil 20 (zum Beispiel eine Eingabetaste) des Geberteils 12 in den Steuerungsteil 30 des Reizsignalerzeugungsteils 10 eingegeben. Auf der Grundlage dieser Anfangsinformation wird die Bearbeitung von der Einstelleinrichtung der CPU 32 (S1) durchgeführt, und die entsprechende Steuerungsinformation wird aus dem ROM 34 ausgelesen oder in vorher festgelegte Steuerungsinformation umgewandelt. Danach wird die oben beschriebene Steuerungsinformation den entsprechenden Schaltkreisanordnungskomponenten des Ausgangs 36 zugeführt, um die Anfangsbedingungen festzusetzen (S2).
Zum Beispiel wird ein Wellenformauswahlsignal auf einen Wellenformerzeugungsteil 41 weitergeleitet, um den Wellenformerzeugungsschaltkreis 45 einzuschalten, während dieses Steuerungssignal zu dem Pulsbreitedatenteil 44 geschickt wird, um so die richtige Pulsbreite anfänglich festzusetzen.
Wenn die anfängliche Frequenzinformation zum Frequenzuhrteil 43 geschickt wird, wird die Frequenz des Spannungswellenformsignals vom Wellenformerzeugungsschaltkreis 45 anfänglich derartig festgesetzt, daß ein biologischer Körper die maximale Reizung spürt, zum Beispiel bei 30 Hz, wenn die Wellenform des elektrischen Reizsignals dieselbe ist. Diese anfängliche Festsetzung der Frequenz wird unabhängig von der Anwesenheit der Toninformation, die von der Musiktonvorrichtung 16 geliefert wird, eingestellt.
Gleichzeitig wird das Steuerungssignal dem Auswahlteil 60 für das Spannungssteuerungssystem und das Stromsteuerungssystem zugeführt, um irgendein Steuerungssystem zu wählen, wodurch das entsprechende elektrische Reizsignal festgelegt wird.
Die Intensität dieser elektrischen Reizsignale wird jedesmal eingestellt, wenn das Steuerungssignal, das aus dem ROM 34 ausgelesen wird, zu einem Intensitätseinstellschaltkreis 46 und einem Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 51 in Übereinstimmung mit der Auswahl durch den Eingabeteil 20 geleitet wird. Diese Intensität des elektrischen Reizsignals kann eingestellt werden, bis ein Benutzer ein angenehmes Gefühl empfindet, während er dieses elektrische Reizsignal aufnimmt.
Wenn die Reizintensität eine gewünschte Stärke erreicht, wird die Starteingabe zu dem Steuerungsteil 30 gegeben, indem die Starttaste des Eingabeteils 20 im Geberteil 12 eingeschaltet wird, die Anfangsdaten der medizinischen Behandlung werden zu dem Reizsignalerzeugungsteil 10 geschickt (S3), während in der CPU 32 verarbeitet wird und dann beginnt der Steuerungsteil 30 den Lautstärkepegel vom A/D-Wandler 92 zu empfangen (S4). Diese Signalaufnahme wird durch den Abtastvorgang der CPU 32 durchgeführt. Die entsprechenden Lautstärkepegel, die in jedem Abtastvorgang gesammelt werden (S5), werden einmal in das RAM 33 geschrieben, und werden sequentiell aus dem RAM 32 gelesen, wenn erforderlich (S6). Der Lautstärkepegel von Daten mit passenden Bitzahlen, wie zum Beispiel 8-Bit Daten oder 256-Bit Daten werden in der CPU 32 in 16-stufige Pegeldaten umgewandelt (S7).
Bei dieser Pegelumwandlung wird nicht nur eine Lautstärke von Null, sondern auch eine niedrige Lautstärke als das elektrische Reizsignal, welches die Nullpegelintensität aufweist, erkannt, was zwangsläufig der Nullstufe entspricht. Die 16 Volumenpegelstufen werden in die entsprechenden Frequenzen für den Niederfrequenzbereich umgewandelt (Schritt 8). Gemäß dieser Pegelumwandlung werden die Umwandlungsfrequenzen, die den entsprechenden Lautstärkepegeln entsprechen, zuvor in dem ROM 34 in Tabellenform gespeichert und daher wird die entsprechende Frequenz ausgelesen, indem sie bei jedem Lautstärkepegel mit der Frequenzumwandlungstabelle verglichen wird (S8). Diese Frequenzinformation wird über den Ausgang 36 zu den entsprechenden Schaltkreisanordnungen geschickt (S9). In diesem Fall wird die Abtastzeit bzw. -dauer vorzugsweise so gewählt, daß sie zum Beispiel im Bereich von ungefähr 0,01 bis 0,5 Sekunden liegt, in dem ein biologischer Körper tatsächlich in Echtzeit empfindet oder spürt. Auch werden, wie die Frequenztabelle, die Reizfrequenzen von 0 bis 60 Hz den 16 Lautstärkepegelstufen, bei denen sich ein biologischer Körper wohl oder angenehm fühlt, zugeordnet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Frequenzen des Reizsignals werden vorzugsweise aus dem Bereich von 0 bis 30 Hz gewählt. Wie es leicht aus der Fig. 4 zu verstehen ist, wird der Lautstärkepegel "0" auf 1,5 Hz gesetzt, der Pegel "1" wird auf 2 Hz gesetzt, der Pegel "5" entspricht 5 Hz, der Pegel "10" ist gleich 10 Hz, der Pegel "11" wird zu 15 Hz gewählt, ---, der Pegel "15" wird zu 30 Hz gewählt. Um diese Frequenzumwandlung durchzuführen, hat die CPU 32 Umwandlungseinrichtungen 102 zur Durchführung der Frequenzumwandlung durch den Abtastvorgang (siehe Fig. 5).
Wenn der Lautstärkepegel frequenzgewandelt wird und bei jeder Abtastperiode vom Ausgang 36 ausgegeben wird, wird diese Frequenz dem Frequenzuhrteil 43 des Wellenformerzeugungsteils 41 und dem Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 51 zugeführt, wodurch die Frequenzen, die ursprünglich eingestellt worden sind, sequentiell durch die mittels des empfangenen Lautstärkepegels neu umgewandelten Frequenzen neu gesetzt bzw. überschrieben werden. Unter dieser Bedingung wird der Strom- oder Spannungsfrequenzumwandlungsvorgang bewirkt, so daß die Frequenzmodulation des elektrischen Reizsignals automatisch erreicht werden kann.
Wie zuvor beschrieben, werden Musik und andere Töne als Hörreiz verwendet, der von der Schallquellenvorrichtung 16 gelieferte Schallautstärkenpegel wird im wesentlichen in Echtzeit synchron mit dem Hörreiz abgetastet und die Frequenz des elektrischen Reizsignals wird mit der Frequenz moduliert, die dem Schallautstärkepegel zum Zeitpunkt der Abtastzeit entspricht, wodurch dieses elektrische Reizsignal einem biologischen Körper als Hautreiz oder perkutaner Reiz zugeführt wird.
Der wichtigste Aspekt einer derartigen Frequenzmodulation ist es, im wesentlichen die Echtzeitabtastung durchzuführen und außerdem den elektrischen Reiz (der dem perkutanen Reiz entspricht) in Antwort auf diesen Abtastvorgang einzustellen. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Frequenz zum Beispiel kleiner als 1,5 Hz eingestellt, wenn der Schallautstärke-(Schalldruck-)pegel gleich Null oder auf sehr niedrigem Niveau (zum Beispiel weniger als ein Sechzehntel (1/16) des Maximalpegels) ist. Unter diesen Umständen wird die Wartezeit für den folgenden Reiz wie folgt festgesetzt. Zum Beispiel ist für die 1 Hz Frequenz die Wartezeitperiode 1 Sekunde, für die 0,5 Hz Frequenz ist die Wartezeitperiode 2 Sekunden, für die 0,25 Hz Frequenz wird die Wartezeitperiode auf 4 Sekunden eingestellt. Als Ergebnis wird bei der Verwendung wirklicher Musik kein perkutaner Reiz während der Pause und niedriger Schallautstärke durchgeführt. Weil die "Kein-Reiz"-Zeit dieses perkutanen Reizes in der Praxis mit der "Kein-Reiz"-Zeitperiode des Hörreizes synchronisiert werden wird, empfindet die Großhirnrinde keinen oder verringerten Schmerz, weil die Nervenüberwachung durch das experimentelle Konzept im musikalischen Bereich erfolgen kann, was die Effekte der Behandlung verbessert.
Wenn die Wartezeit für die folgenden perkutanen Reize lang wird, kann der Fall auftreten, wo in der Tat die Erzeugung des elektrischen Reizsignales nicht den Hörreiz widerspiegelt. Um dieses Problem zu vermeiden, beinhaltet der Steuerungsteil 30 des Reizsignalerzeugungsteils 10 eine Frequenzzwangsumwandlungseinrichtung 103 zum erzwungenen Umwandeln des Eingangssignals in eine neue Frequenz, die dem neu abgetasteten Lautstärkepegel entspricht, wenn die Wartezeitperiode länger wird als ein vorbestimmter Wert, während die Umwandlungsfrequenz und der Schallautstärkepegel kontinuierlich überwacht werden.
Der Betriebsablauf der Frequenzzwangsumwandlungseinrichtung 103 wird nun anhand der Fig. 8 beschrieben werden.
Zuerst wird eine Beurteilung durchgeführt, ob der abgetastete Lautstärkepegel niedriger ist als ein Sechzehntel des maximalen Pegels ist oder ob nicht (S10). Wenn die Antwort NEIN ist, wird eine weitere Beurteilung durchgeführt, ob die vorliegende Frequenz niedriger ist als zum Beispiel 5 Hz oder ob nicht (S12). Wenn die Antwort JA ist, wenn also der Schallautstärkepegel niedriger ist als ein Sechzehntel des maximalen Pegels, wird die Behandlungsintensität auf die Nullstufe gesetzt (S11). Wenn dann die Frequenz größer ist als 5 Hz, wird eine Beurteilung gemacht, ob ein Zyklus bzw. eine Periode dieser Frequenz abgeschlossen ist (S13). Wenn eine Periode der Frequenz noch nicht vollendet ist, wird die Behandlungsintensität auf die Einstellintensität (das heißt, auf die ursprüngliche Einstellintensität) gesetzt (S16). Wenn eine Periode dieser Frequenz abgeschlossen ist, wird der Lautstärkepegel in eine Frequenz umgewandelt, die dem Lautstärkepegel entspricht, der in dem vorangegangenen Abtastvorgang aufgenommen worden ist (S15). Das sich ergebende Signal wird über den Schritt S16 ausgegeben. Wenn die vorliegende Frequenz niedriger ist als 5 Hz, was in dem obigen Schritt S13 abgeschätzt wurde, wird sie mit dem zweiten Lautstärkepegel, der in dem vorherigen Abtastvorgang erhalten wurde, der gerade vor dem aktuellen Abtastvorgang (S14) erfolgte, verglichen. Wenn der aktuelle Lautstärkepegel höher ist als der vorherige Lautstärkepegel, wird er gezwungenermaßen während der Signalverarbeitung im Schritt S15 auf die Frequenz gesetzt, die dem aktuellen Lautstärkepegel entspricht, und danach im Schritt S16 verarbeitet, um das resultierende Signal auszugeben. Wenn im Gegensatz dazu der vorliegende Lautstärkepegel niedriger ist als der Vergleichspegel, wird der Vorgang des Schrittes S16 durchgeführt. Die oben beschriebene Signalgesamtverarbeitung wird ununterbrochen während des Betriebes der Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Reizsignals durchgeführt. Es sollte angemerkt werden, daß, obwohl die Umwandlungseinrichtung 102 und die Frequenzzwangsumwandlungseinrichtung 103 in der bevorzugten Ausführungsform getrennt angewendet werden, die Frequenzzwangsumwandlungseinrichtung 103 als Teil in der Umwandlungseinrichtung 102 enthalten sein kann. Zusätzlich ist der Betriebsablauf nicht auf den oben beschriebenen Ablauf eingeschränkt.
Um die Amplitudenmodulation zu bewirken, wird zuerst eine Initialisierung in ähnlicher Weise wie die für die Frequenzmodulation bewirkte durchgeführt (siehe Fig. 5 und 6). In dieser Ausführungsform entspricht die initialisierte Intensität der maximalen Intensität, bei der ein biologischer Körper maximalen Reiz spürt. Diese initialisierte Intensität ist gleich einer eingestellten Intensität, die in das RAM 33 geschrieben wird und daraus, wenn erforderlich, gelesen wird.
Wenn zum Beispiel ein Schallautstärkepegel in 8-Bit Datenform sequentiell durch den Abtastvorgang aufgenommen wird, wird die eingestellte Intensität in Echtzeit sequentiell neu auf eine andere Intensität (Amplitude), die dem obigen Lautstärkepegel in einem Bereich von 0 bis 100 Prozent (0-100%) entspricht, eingestellt. Als Ergebnis kann eine Amplitudenmodulation für das elektrische Reizsignal erreicht werden, wobei die Intensitätsmodulation für den perkutanen Reiz außerdem erreicht werden kann. Diese Amplituden-(Intensitäts-)umwandlung wird kontinuierlich durchgeführt.
Diese Amplitudenmodulation wird hauptsächlich durchgeführt, indem die Behandlungsintensitätseinstelleinrichtung 104 verwendet wird.
Bezugnehmend auf Fig. 9 wird der Amplitudenmodulationsvorgang beschrieben werden. Zuerst wird die eingestellte Intensität von dem RAM 33 ausgelesen (S20) und zweitens wird der 8-Bit Lautstärkepegel von dem RAM 33 ausgelesen (S21). Um die folgende Gleichung (1) durchzuführen, wird anschließend der 8-Bit Datenwert dieses Lautstärkepegels durch 256 dividiert, und der resultierende Quotient wird mit der eingestellten Intensität multipliziert, um die Behandlungsintensität zu erhalten, genauer gesagt, einen Amplitudensteuerungswert (S22). Es sei angemerkt, daß das Berechnungsverfahren nicht auf das obige Verfahren beschränkt ist.
Behandlungsintensität = (eingestellte Intensität) · {(8-Bit Schallautstärkedatenwert)/256} . . . (I)
In diesem Fall wird das 24-stufige Reizsignal vorzugsweise als Amplitudensteuerungswert erhalten, der innerhalb eines Bereiches von 0 bis 100 Prozent eingestellt wird. Wenn der Musik-/Tonlautstärkepegel gleich Null ist oder sehr niedrig, wird außerdem das elektrische Reizsignal zwangsläufig auf Null gesetzt. Die Intensität wird jedoch niedrig, wenn der Schallautstärkepegel niedrig ist, auch wenn diese Intensität nicht auf Null gesetzt ist. Als Ergebnis spürt ein biologischer Körper keinen Reiz, so daß die Körperempfindung mit der Musik/dem Ton zusammenhängt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das Berechnungsverfahren in dem Rechenblock der Behandlungsintensitätseinstelleinrichtung 104 durchgeführt. Es ist außerdem möglich, daß die Behandlungsintensität (oder der Amplitudensteuerungswert) wie die Umwandlungstabelle in dem ROM 34 gespeichert wird und diese Umwandlungstabelle wird gelesen, um den Datenwert in die Behandlungsintensität umzuwandeln.
Der resultierende Amplitudensteuerungswert wird von dem Ausgang 36 ausgegeben und dann zum Intensitätseinstellschaltkreis 46 und dem Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 51 weitergeleitet, wo die Amplituden von Strom- und Spannungsreizsignalen moduliert werden. In diesem Fall wird von dem Steuerungssystemauswahlteil 60 entweder das Stromsteuerungssystem oder das Spannungssteuerungssystem in derselben Weise wie das Frequenzmodulationssystem ausgewählt.
In Übereinstimmung mit dieser Amplitudenmodulation wird der Schallautstärkepegel, der von der Schallquellenvorrichtung geliefert wird, im wesentlichen in Echtzeit als Hörreiz abgetastet und zeitgleich mit der Abtastzeit amplitudengewandelt, so daß die Amplitude des elektrischen Reizsignals innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und 100 Prozent der eingestellten Intensität in Echtzeit eingestellt wird.
Die Haupteigenschaft der vorliegenden Amplitudenmodulation ist es, keinen elektrischen Reiz zu liefern, wenn die Musik oder anderer Schall eine Pause macht und die Schallautstärke niedrig ist. Das heißt, es kann gemäß der Musik kein Reizsignal des perkutanen Reizes erzeugt werden, was eine erhebliche Behandlungswirkung bei der Musikbehandlungsmethode ergibt.
Um die Pulsanzahlmodulation zu bewirken, wird eine ähnliche Initialisierung wie für die Frequenzmodulation durchgeführt. Statt der Frequenz wird von dem Pulsanzahlgenerator 96 ein Puls mit einer Pulsrate von zum Beispiel 16 Pulsen/Sekunde (was 30 Hz entspricht) erzeugt (Fig. 5 und 6).
Dann, wenn die 8-Bit Daten des Lautstärkepegels sequentiell ausgelesen werden, werden sie sequentiell in Echtzeit neu durch die Pulsanzahlen ersetzt, die dem eingelesenen Lautstärkepegel innerhalb eines Bereiches der ursprünglich eingestellten Pulsanzahl als eine maximale Pulsanzahl entspricht, so daß die Steuerung des elektrischen Reizsignals erreicht werden kann und so die Pulsanzahlsteuerung des perkutanen Reizes erreicht werden kann. Diese Pulsanzahlmodulation wird in der bevorzugten Ausführungsform ununterbrochen durchgeführt.
Dies Pulsanzahlmodulation wird hauptsächlich von der Pulsanzahleinstelleinrichtung 105 der CPU 32 vorgenommen.
Gemäß des Pulsanzahlmodulationsverfahrens (siehe Fig. 10) wird der in 16 Pegelstufen unterteilte Schallautstärkepegel aus dem RAM 33 ausgelesen (S23), und dann wird der entsprechende zur Pulsanzahl umgewandelte Wert aus dem ROM 34 durch die Umwandlung mittels einer Tabelle gewonnen (S24). Anschließend wird die folgende Gleichung (II) ausgerechnet (S25).
Pulsanzahlsteuerungswert = (Umgewandelte 16-stufige Werte)-1 . . . (II)
In der bevorzugten Ausführungsform basiert die Pulsanzahlsteuerungswertberechnung auf der Gleichung (II) und wird danach über den Ausgang 36 zu dem Pulsanzahlgenerator 96 geschickt. Dementsprechend wird der Puls mit einer Rate erzeugt, die dem Schallautstärkepegel, der abgetastet wurde, entspricht und über den Umschalter 97 zu den Frequenzuhrteil 43 in dem Wellenformerzeugungsteil 4 : 1 weitergeleitet. Als Ergebnis können die Strom- und Spannungsreizsignale als das Pulssignal erzeugt werden, dessen Pulsrate gesteuert wird. Die in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Pulsanzahlen werden vorzugsweise im Bereich zwischen 0 und 30 Pulse/Sekunde eingestellt, in welchem ein biologischer Körper eine angenehme Empfindung spürt.
Gemäß der obigen Gleichung (II) wird die Pulsanzahl Null, wenn die Musik eine Pause macht und die Schallautstärke niedrig ist.
Es sollte angemerkt werden, daß die Berechnung des Pulsanzahlsteuerungswertes nicht auf die oben definierte Gleichung (II) beschränkt ist, sondern durch andere Berechnungsverfahren verwirklicht werden kann. Statt der Gleichungsauswertung wird der Pulsanzahlsteuerungswert, der dem Schallautstärkepegel entspricht, vorher in dem ROM 34 gespeichert und dann können die erforderlichen Daten von dem ROM 34 mittels der Tabellenkonversion erhalten werden.
Wie es in der obigen bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann der perkutane Reiz einem biologischem Körper mit dem Hörreiz im wesentlichen in Echtzeit bzw. zu gleicher Zeit zugeführt werden, indem die Pulsanzahlmodulation in ähnlicher Weise wie die Frequenzmodulation verwendet wird.
In Fig. 11 ist nun ein Rhythmusmodulationsverfahren beschrieben, wobei der Schallautstärkepegel nicht verwendet wird. Die Einstellbedingungen, wie das Modulationssystem, die Wellenform, das Reizmuster, das Steuerungsverfahren und die Elektrodenauswahl werden in den Steuerungsteil 30 von dem Eingabeteil 20 des Geberteils 12 als Behandlungsdaten eingegeben. Diese Bearbeitung wird nun beschrieben werden. Wie in der oben beschriebenen Frequenzmodulation und in den anderen Modulationen, wird die Anfangsdateneinstellung auf der Grundlage dieser Einstellbedingungen eingestellt. Um die starke Intensität hinreichend zu spüren, wird eine Wellenform mit einem großen Spitzenwert verwendet, während die Anfangseinstellung bewirkt wird. Wenn zum Beispiel ein biologischer Körper beginnt, als optimalen Reiz das Reizmuster zu spüren, wird die medizinische Behandlung angefangen werden. Zuerst wird die Rhythmusmodulationsbefehlsinformation vom Ausgang durch die Modulationssystemeinstelleinrichtung 106 der CPU 32 zu dem Wellenformsteuerungsteil 80 geschickt, um so diesen Wellenformsteuerungsteil 80 einzuschalten (S30). Eine Beurteilung wird gemacht, ob die von der Schallquellenvorrichtung 16 gelieferte Schallinformation vorhanden ist oder ob nicht (S31). Wenn das Ausgangssignal vorhanden ist, wird es durch den Vergleicher 81 zum Beispiel mit einem eingestellten Pegel verglichen und der Umschalter 84 wird umgeschaltet auf den Tiefpaßfilter 82, um so die Schallinformation mit einer Frequenz niedriger als ungefähr 200 Hz als die Wellenform der rhythmischen Modulierung zu dem Wellenformauswahlteil 42 zu schicken (S32). Wenn andererseits keine Schallinformation vorhanden ist (S33), wird die Wellenformauswahl 42 in Antwort auf den von der Modulationssystemeinstelleinrichtung 106 gesendeten Befehl umgeschaltet, um nur die Rhythmusmodulationswellenform auszuwählen, die zu der folgenden Stufe geschickt wird (S34).
Die rhythmusmodulierte Wellenform wird von diesem Wellenformauswahlteil 42 zu dem Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 5 und auch zu dem Stromreizerzeugungsschaltkreis 47 über den Intensitätseinstellschaltkreis 46 geschickt (S32). Auf der Grundlage der rhythmusmodulierten Wellenform werden der Rhythmus und/oder die Intensität des Strom- und Spannungsreizsignals gesteuert (S33) und werden als elektrisches Reizsignal entweder gemäß dem Strom- oder Spannungssteuerungssystem ausgegeben, wie in den oben beschriebenen anderen Modulationssystemen. Als Ergebnis können Rhythmus- und Intensitätsreiz einem biologischen Körper zugeführt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Grund, warum der Tiefpaßfilter einen Durchlaßbereich, der niedriger als ungefähr 200 Hz ist, hat, der, daß der Reiz, der durch das Frequenzmuster innerhalb dieses Frequenzbereichs erreicht wird, von den Reizen hergeleitet werden kann, die von den Baß- und Trommeltönen in der Musik erhalten werden.
Indem dieser rhythmische Reiz empfangen wird, können unangenehme Empfindungen des biologischen Körpers relaxiert bzw. gemildert, gelindert oder geheilt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform werden die Parameter für die Reizmuster, die von dem Steuerungsteil 30 ausgewählt werden, ohne Reaktion auf die Musik automatisch variiert. Daher kann eine Reizmustermodulation erreicht werden, ohne eine Schallquellenvorrichtung zu verwenden, die abwechselnd die Strom- oder Spannungssteuerungssysteme wechselt. Diese Parameter enthalten typischerweise Wellenformen, Pulsbreiten, Frequenzen und Intensitäten.
In der vorliegenden Ausführungsform werden nun unter Bezug auf die Fig. 2, 5 und 12 zwei Beispiele für die Reizmustermodulationsbearbeitung beschrieben werden, in denen die Frequenzen und die Intensitäten als variable Parameter verwendet werden.
Die anfänglich eingestellten Werte und auch die variablen Parameter für die Frequenzen und die Intensitäten sind zuvor in dem ROM 34 gespeichert worden.
Zuerst wird er Fall beschrieben, bei dem die Frequenz bei der Reizmustermodulationsverarbeitung variabel ist.
In Antwort auf vom Eingabeteil 20 gesendete Befehle wird die Reizparametermodulation von einer Modulationssystemeinstelleinrichtung 106 ausgewählt, wie in dem vorherigen Modulationssystem (S40). Dann werden die ursprünglichen Einstellungen für die Wellenform, die Pulsbreite und die Intensitäten von der Einstelleinrichtung 101 durchgeführt (S41). Danach wird in Antwort auf diesen Befehl die Reizparametereinstelleinrichtung 107 betätigt, um die Frequenzen aus dem ROM 34 auszulesen. Diese Frequenzen werden über den Ausgang 36 auf den Wellenformerzeugungsteil 41 und den Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 51 ausgegeben. Diese Frequenzen können feste Werte sein, oder variabel oder zufällig. Danach wird das elektrische Reizsignal in ähnlicher Weise gesteuert wie bei der vorherigen Frequenzmodulation (S43). Darauffolgend wird auf der Grundlage des von der oben beschriebenen Modulationssystemeinstelleinrichtung 106 ausgewählten Modulationssystems in das Steuerungssystemauswahlteil 60 durch diese Einstelleinrichtung 106 der Befehl zum abwechselnden Ausgeben der Strom- und Spannungsreizsignale mit einer konstanten Rate oder zufälligen Rate gegeben. Entsprechend werden diese Reizsignale abwechselnd ausgegeben (S44), was es erlaubt, daß die Spannungs- und Stromreize abwechselnd einem biologischen Körper zugeführt werden.
Die obige abwechselnde Auswahl kann durch den Befehl von dem Eingabeteil 20 durchgeführt werden und die Reizsignale werden von dem ROM 34 ausgelesen und ausgegeben. Diese Vorgänge können durch die Einstelleinrichtung 101 durchgeführt werden.
Zweitens wird die Situation beschrieben werden, bei der die Intensität bei der Reizmustermodulationsbearbeitung variabel ist. Weil dieses Verfahren mit variabler Intensität im Prinzip ähnlich ist wie das oben beschriebene Verfahren mit variabler Frequenz, wird die wie in Fig. 1 2 dargestellte Frequenz lediglich durch die Intensität (Amplitude) für das Verfahren mit variabler Intensität ersetzt. Um jedoch die Frequenz zu initialisieren, wird ein Steuerungssignal von der Einstelleinrichtung 101 zu der PTM 35 geschickt und daher wird die Frequenz automatisch durch diese PTM 35 festgehalten ,bzw. konstant gehalten bzw. synchronisiert. Die Reizmustermodulation wird durch ein derartiges System variabler Intensität durchgeführt, wobei die Spannungs- und Stromreizsignale abwechselnd einem biologischen Körper zugeführt werden können.
Bei beiden Arten der Reizmustermodulationsverfahren werden die Reizmuster von dem zuvor in der CPU 32 gespeicherten Programm gesteuert.
Wie es beschrieben worden ist, werden bei dieser Art der Reizmustermodulation die Strom- und Spannungsreizsignale abwechselnd gewechselt. Die erforderliche Zeitdauer für diesen Signalwechsel wird zwischen mehreren Sekunden bis mehreren Minuten ausgewählt. Es ist jedoch vorzuziehen, ungefähr zwei Sekunden bis zu einer Minute auszuwählen.
Der Grund, warum dieser Wechselreiz, der Spannungs- und Stromreizsignale verwendet, dem biologischen Körper zugeführt wird, ist folgender. Wenn zum Beispiel die Stromsteuerung als eine Sinuswelle und eine Wellenform mit einer Exponentialfunktion durchgeführt wird und außerdem die Spannungssteuerung als eine Rechteckwelle und eine Wellenform mit Spitzen oder eine nadelförmige Wellenform durchgeführt wird, wird während der Stromsteuerung keine Reiz auf den biologischen Körper gegeben, sogar wenn der gleiche Stromwert wie im Spannungssteuerungsverfahren verwendet wird. Obwohl der biologische Körper keinen Reiz spürt, empfängt er beim Stromsteuerungsverfahren elektrische Änderungen, so daß dieses Reizstromverfahren wirksam ist für einen biologischen Körper unter Betäubung, für Kinder oder eine Person, die es nicht mag, das elektrisches Reizsignal zu empfangen. Wenn jedoch nur der Stromreiz keine Empfindung oder kein Gefühl bei einem biologischen Körper hervorruft, kann er den richtigen Reiz spüren, indem abwechselnd auf den Spannungs- und der Stromreiz umgeschaltet wird.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel eines Hauptsteuerungsablaufes einer Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung umfaßt.
Zuerst wird eine Prüfung unternommen, ob das von dem Eingabeteil 20 gesendete Signal empfangen wird oder nicht (S50). Wenn das Eingangssignal empfangen wird, dann wird, nachdem die für obige Prüfung verwendeten Daten und alle Daten festgesetzt worden sind, der anschließende Frequenzbearbeitungsvorgang durchgeführt. Wenn ein derartiges Eingangssignal noch nicht empfangen wird, wird der anschließende Frequenzbearbeitungsvorgang in ähnlicher Weise durchgeführt.
Danach wird eine Beurteilung gemacht, ob die Frequenzmodulation durchgeführt wird oder nicht (S52). Wenn ihr Befehl gegeben wird, dann geht die Steuerung zum nächsten Verfahrensschritt weiter, nachdem die Frequenzmodulationsbearbeitung durchgeführt worden ist (S53). Wenn kein Befehl gegeben wird, geht die Steuerung direkt zu dem nachfolgenden Vorgang weiter.
Danach wird eine Beurteilung gemacht, ob Amplitudenmodulation durchgeführt wird oder nicht (S54). Wenn ihr Befehl gegeben wird, dann geht die Steuerung zum folgenden Verfahrensschritt weiter, nachdem die Amplitudenmodulationsbearbeitung durchgeführt worden ist (S55). Wenn kein Befehl gegeben wird, geht die Steuerung direkt zu dem folgenden Schritt weiter
Anschließend wird eine Beurteilung gemacht, ob rhythmische Modulation durchgeführt werden soll oder nicht (S56). Wenn der Befehl gegeben wird, dann geht die Steuerung zum folgenden Verfahrensschritt weiter, nachdem die rhythmische Modulation durchgeführt worden ist (557). Wenn nicht, geht die Steuerung direkt zu dem folgenden Verfahrensschritt weiter.
Als nächstes wird eine Beurteilung gemacht, ob rhythmische Modulation durchgeführt werden soll oder nicht (S58). Wenn der Befehl gegeben wird, dann geht die Steuerung zum folgenden Verfahrensschritt weiter, nachdem die rhythmische Modulation durchgeführt worden ist (S59). Wenn nicht, geht die Steuerung direkt zu dem folgenden Verfahrensschritt weiter.
Dann wird eine Beurteilung gemacht, ob irgendein Modulationsverfahren durchgeführt werden soll (S60). Wenn kein Modulationsbefehl gegeben wird, dann geht die Steuerung zum folgenden Verfahrensschritt weiter, nachdem kein Modulationsverfahren durchgeführt worden ist (S61). Sonst geht die Steuerung direkt zu dem folgenden Verfahrensschritt.
Dann wird zusätzlich ein vorbestimmtes Verfahren wie zum Beispiel ein Reizmusterverfahren gesteuert (S62).
Es sollte angemerkt werden, daß diese Signalverarbeitungen während einer Folge von Betriebsvorgängen der Vorrichtung zum Erzeugen niederfrequenter Reizsignale wiederholt werden. Die Beurteilungsvorgänge zum Beurteilen der Arten verschiedener Modulationen werden in der Modulationssystemeinstelleinrichtung 106 in der CPU 32 vorgenommen. Die Beurteilungsergebnisse werden zu der entsprechenden Frequenzzwangsumwandlungseinrichtung 105, der Behandlungsintensitätseinstelleinrichtung 104, der Pulsanzahleinstelleinrichtung 105 und der Reizparametereinstelleinrichtung 107 gesendet. Dann wird das gewünschte Signalverfahren eingeleitet.
In Fig. 5 wird der Schallautstärkepegeldatenwert, der von dem A/D-Wandler 92 in die CPU 32 eingegeben worden sind, in einen 8-Bit-Wert umgewandelt und mittels der Wandlereinrichtung 102 in das RAM 33 gebracht, wie es in dem Flußdiagramm der Fig. 14 gezeigt ist (S63). Diese Datenkonversion wird derartig durchgeführt, daß der vom A/D-Wandler hergeleitete Datenwert in den 8-bit Datenwert mit 256 Stufen umgewandelt wird. Dieser gesetzte Wert wird weiter in einen 16-stufigen Datenwert umgewandelt und in ein anderes Feld in dem RAM 33 gebracht (S64).
Eine kurze Erklärung des Stromreizerzeugungsschaltkreises 47 und des Spannungsreizerzeugungsschaltkreises 51 (die zuvor in groben Umrissen wie in Fig. 2 gezeigt beschrieben worden sind) wird nun unter Bezug auf die Fig. 15 und 16 gegeben.
Es sollte angemerkt werden, daß beide Erzeugungsschaltkreise 47 und 51 zusammengebaut werden können, indem herkömmliche elektronische Schaltungstechnik verwendet wird.
In Fig. 15 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels des Stromreizerzeugungsschaltkreises gezeigt. Wie zuvor beschrieben, wirkt dieser Schaltkreis dahingehend, einen Strom auszugeben, der dieselbe Wellenform hat wie die Eingangsspannung.
Dieser Erzeugungsschaltkreis kann eine erste Stufe 110, eine zweite Stufe 1 20 und eine dritte Stufe 130 aufweisen, einschließlich zum Beispiel einem Operationsverstärker 111, einem Photokuppler 112, 121 und einer Darlington-Schaltung 132.
Die erste Stufe 110 weist den Operationsverstärker 111 und eine lichtaussendende Diode 112 des Photokupplers auf, um die Spannungswellenform in die Stromwellenform bei konstantem Spannungswert umzuwandeln und um die Eingangsspannung in eine Lichtausgabe umzuwandeln.
Die zweite Stufe 120 hat ein lichtempfangendes Teil 121 des Photokupplers, einen Strom-zu- Spannung-Umwandlungsschaltkreis 122 zur Umwandlung des von dem lichtempfangenden Bauteil 121 gelieferten Stroms in eine Spannung und einen Operationsverstärker 123 zur Verstärkung der resultierenden Spannung, um so eine verstärkte Spannung zu erzeugen.
Die dritte Stufe 130 erzeugt den Ausgangsstrom, indem sie die Spannung mit einem Operationsverstärker 131 verstärkt und danach, die verstärkte Spannung in dem Darlington-Schaltkreis 132 in einen Strom umwandelt. In diesem Fall ist die Schaltkreisanordnung so ausgelegt daß sogar wenn die Impedanz des biologischen Körpers, dem dieser Ausgangsstrom zugeführt wird, variiert, ein Strom, der dieselbe Wellenform wie die Spannung hat, kontinuierlich ausgegeben werden kann, indem das Ausgangssignal der Darlington-Schaltung 132 in den Operationsverstärker 131 rückgeführt wird.
Es sollte angemerkt werden, daß die Schaltkreisanordnung des Stromreizerzeugungssschaltkreises 46 nicht auf obige Ausführungsform eingeschränkt ist, sondern abgeändert werden kann.
Der Spannungsreizerzeugungssschaltkreis ist ein Schaltkreis zur einfachen Verstärkung der Eingangsspannung, eine passende Schaltungsanordnung dafür ist in Fig. 16 gezeigt. Dieser Spannungsreizerzeugungsschaltkreis 51 weist eine Operationsverstärker 141 und einen Gegentaktverstärker 142 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Operationsverstärkers auf, um so eine Spannung auszugeben, die durch die Umwandlung der Amplitude und der Frequenz der Eingangsspannung in eine vorbestimmte Spannung erhalten wird.
Der Erzeugungsschaltkreis 51 ist gleichfalls nicht auf die oben beschriebene Schaltungsanordnung eingeschränkt, sondern kann modifiziert werden.
Das Steuerungsverfahren und/oder die Steuerungsvorrichtung sind nicht auf die oben beschriebenen Verfahren und Schaltkreisanordnung eingeschränkt, sondern können verändert werden, zum Beispiel wie folgt.
Zum Beispiel kann die Anordnung der wie in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung hergestellt werden, indem andere Schaltkreisanordnungen verwendet werden. Gleichfalls kann das Betriebsverfahren verändert werden.
Es ist außerdem möglich, ein elektrisches Reizsignal zu erzeugen, indem mehr als zwei Modulationen ausgewählt werden aus der Frequenzmodulation, der Amplitudenmodulation, der Pulsmodulation, der rhythmischen Modulation und der Reizmustermodulation (abwechselnder Reiz), die oben beschrieben worden sind.
Wie es in Einzelheiten beschrieben worden ist, kann der niederfrequente elektrische Reiz in Übereinstimmung mit dem Schallautstärke-(Schalldruck-)pegeln der Musik oder anderer Töne einem biologischen Körper im wesentlichen in Echtzeit gegeben werden, indem abwechselnd das Strom- oder Spannungssteuerungssystem eingewechselt wird. Als Ergebnis können verbesserte Behandlungswirkungen als auch Schmerzminderungswirkungen erreicht werden, verglichen mit den zuvor vorgeschlagenen Behandlungssystemen, die auf der 1/f Fluktuationstheorie basieren.
Insbesondere im Fall der Rhythmusmodulation wird das Strom- oder Spannungsreizsignal auf der Grundlage der Schallwellenformen gesteuert, wenn die Schallinformation eingegeben wird. Wenn keine Schallinformation vorhanden ist, werden diese Strom- oder Spannungsreizsignale auf der Grundlage eine Quasi-Schallwellenform gesteuert. Weil dann eines dieser Reizsignale als elektrisches Reizsignal in Echtzeit ausgegeben werden kann, können Schmerzverminderung und Heilwirkungen im Vergleich zu der zuvor vorgeschlagenen 1/f Fluktuationstheorie verbessert werden. Weil die vorliegende Anordnung nur Schallinformation mit niedrigen Frequenzen, typischerweise niedriger als ungefähr 200 Hz (wie zum Beispiel von Baß und Trommel bei Musik), verwendet, können zusätzlich unangenehme Empfindungen tatsächlich vermindert oder beseitigt werden, indem eine rhythmische Empfindung erzeugt wird.
Außerdem können, insbesondere in dem Fall, in dem das Stromreizsignal und das Spannungsreizsignal abwechselnd umgeschaltet werden, um als elektrisches Reizsignal ausgegeben zu werden, erhöhte Heilwirkungen und Schmerzverminderung im Bereich der musikalischen Heilverfahren im Vergleich zu der zuvor vorgeschlagenen musikalischen Heilmethode, die die 1/f Fluktuationstheorie verwendet, erreicht werden, weil ein biologischer Körper in Echtzeit in Übereinstimmung mit dem Tempo der Lieblingsmusik elektrisch gereizt werden kann. Weiterhin ist es möglich, die Abwesenheit einer Reizempfindung bei dem biologischen Körper zu vermeiden, weil die Strom- und Spannungssteuerungssysteme abwechseln eingeschaltet werden, um diesen abwechselnden Reiz auf den biologischen Körper zu geben. Dementsprechend kann das Fehlen einer Empfindung oder eines Gefühls beseitigt werden, Schmerzwirkungen können vermindert werden und die Heilwirkungen können verbessert werden. Darüberhinaus kann erwartet werden, daß die Entspannung körperlich und geistig ist, weil ein niederfrequentes elektrisches Reizsignal verwendet wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines niederfrequenten elektrischen Reizsignals für die Erzeugung eines Reizsignales für einen Patienten von einer Schallquelle (16), derart, daß der Patient gleichzeitig einen Ton bzw. Schall aus der Schallquelle (16) hört und

das Reizsignal fühlt, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch einen Eingabeabschnitt (20) für das Festsetzen und Einstellen von Betriebsbedingungen für die Vorrichtung,

einen Wellenformregelabschnitt (80), der so betreibbar ist, daß er ein Signal mit einen niederfrequenten Komponente des Schalles aus der Schallquelle (16) ausgibt, einen Regelabschnitt (30), der so betreibbar ist, daß er den Schallautstärkepegel der Schallquelle (16) mit einer Rate zwischen 2 und 100 Hz abtastet, und daß er die abgetasteten Schallpegel in entsprechende Frequenzen unterhalb von 60 Hz umwandelt, und

einen Strom- und/oder Spannungsregelabschnitt (40, 50), der auf eine ausgewählte Komponente des niederfrequenzen Schalls und die entsprechenden Frequenzen von dem Regelabschnitt (30) anspricht in Abhängigkeit von der Einstellung des Eingabeabschnittes (20), um Strom- und/oder Spannungsreizsignale zu erzeugen, die durch die ausgewählte, niederfrequenze Schallkomponente und die entsprechenden Frequenzen moduliert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, einschließlich eines Regelsystemauswahlabschnittes (60) zum Umschalten nur eines der Strom- und Spannungsreizsignale auf der Basis einer Regelinformation, die aus dem Regelabschnitt (30) abgeleitet wird, und für die Ausgabe desselben als das elektrische Reizsignal.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stromregelabschnitt (40) aufweist:

einen Wellenformerzeugungsabschnitt (41) für die Ausgabe eines Spannungswellenformsignales, welches den Schallpegelwerten entspricht, und einen Erzeugungsschaltkreis (47) für ein Reizstromsignal für die Ausgabe eines Reizstromsignales, welches dieselbe Wellenform wie das Spannungswellenformsignal von dem Wellenformerzeugungsabschnitt (41) hat, wenn die Vorrichtung durch den Eingabeabschnitt (20) in die Betriebsart zur Erzeugung eines Reizstromsignales eingestellt ist, welches durch die betreffenden Frequenzen von dem Regelabschnitt (30) moduliert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, wobei der Spannungsregelabschnitt (50) aufweist:

einen Wellenformerzeugungsabschnitt (41) für die Erzeugung eines Spannungswellenformsignales, welches eine Frequenz hat, die den Schallpegelwerten entspricht, und

einen Erzeugungsschaltkreis (41) für ein Reizspannungssignal für die Ausgabe eines Spannungswellenformsignales aus dem Wellenformerzeugungsabschnitt (41) als ein Reizspannungssignal, wenn die Vorrichtung durch den Eingabeabschnitt (20) in die Betriebsart für das Erzeugen von Reizspannungssignalen eingestellt ist, die durch die betreffenden Frequenzen von dem Regelabschnitt (30) moduliert werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Regelabschnitt (30) aufweist:

Einrichtungen (92) für das Unterteilen der Schallpegelwerte in eine Mehrzahl von Pegelschritten,

einen Nur-Lese-Speicher (34) (Read-Only-Memory), welcher eine Umwandlungstabelle von Schallpegelwerten zu Frequenzen speichert, und

Einrichtungen (32) für das Auslesen einer Frequenz aus dem Nur-Lese-Speicher (34), welche dem Schallpegelwert bei jedem Abtastvorgang entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schallpegelwert auf ein Nullniveau gesetzt wird, wenn der Schallpegelwert Null ist oder kleiner als ein Minimalwert ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wellenformregelabschnitt (80) bei Abwesenheit von Schall von der Schallquelle (60) so betreibbar ist, daß er eine sich periodisch wiederholende Wellenform erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Wellenformregelabschnitt (80) aufweist:

einen Vergleicher (81), um zu erfassen, ob Schall von der Schallquelle (16) vorhanden ist oder nicht,

einen Tiefpaßfilter (82) für das Filtern des Schalles, um die Niederfrequenzschallkomponente herauszufiltern, die eine Frequenz hat, welche niedriger als etwa 200 Hz ist,

einen Rhythmusgenerator (83) für die Erzeugung der sich periodisch wiederholenden Wellenform als eine Quasi-Schallinformation, und

einen Wahlschalter (84) für die Auswahl der niederfrequenten Schallkomponente, wenn der Schall bzw. Ton vorhanden ist, und der Quasi-Schallinformation, wenn der Schall nicht vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei:

der Stromregelabschnitt (40) einen Intensitätseinstellschaltkreis (46) aufweist, welcher die niederfrequente Schallkomponente oder die Quasi-Schallinformation empfängt, und

einen das Reizstromsignal erzeugenden Schaltkreis (47) aufweist, um ein Reizstromsignal abzugeben, welches dieselbe Wellenform hat wie die von dem Intensitätseinstellschaltkreis (46), und wobei

der Spannungsregelabschnitt (50) einen eine Reizspannung erzeugenden Schaltkreis (41) aufweist, um ein Reizspannungssignal abzugeben durch Einstellen der niederfrequenten Schallkomponente oder der Quasi-Schallinformation.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die Intensität des elektrischen Reizsignals wahlweise einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Regelabschnitt (30) so betreibbar ist, daß er jeden der abgetasteten Schallpegel in einen entsprechenden Amplitudenregelwert umwandelt und daß der Strom und/oder Spannungsregelabschnitt (40, 50) so betreibbar ist, daß er eine Amplitudenmodulation unter Ansprechen auf den Amplitudenregelwert innerhalb eines Bereiches von 0 bis 100% eines anfänglich eingestellten Amplitudenwertes der Reizstrom- und/oder Reizspannungssignale durchführt, wenn die Vorrichtung durch den Eingabeabschnitt (20) in die Betriebsart für das Erzeugen von Reizsignalen eingestellt ist, welche durch die jeweiligen Frequenzen von dem Regelabschnitt (30) moduliert werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Regelabschnitt (30) aufweist:

Einrichtungen (92) zum Aufteilen der Schallpegelwerte in eine Mehrzahl von Pegelschritten, und

Einrichtungen zum Umwandeln der aufgeteilten Pegel in entsprechende Amplitudenregelwerte sowie für die Ausgabe der umgewandelten Regel- bzw. Steuerwerte.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei als der Amplitudenregelwert innerhalb eines Bereiches zwischen 0 und 100% des anfänglich eingestellten Amplitudenwertes ein elektrisches Reizsignal mit 24 Schritten erhalten wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelinformation der Reizstrom- und Reizspannungssignale, welche dem Regelsystemauswahlabschnitt (60) zugeführt werden, Information ist, welche aus mehr als einer Art von Wellenform, Frequenz und Intensität ausgewählt wird, und daß die Regelinformation auf der Basis einer externen Eingabe auswählbar und variabel ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei eine abwechselnde Auswahl der Reizstrom- und Reizspannungssignale nach dem Zufallsprinzip durchgeführt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein Zeitintervall der abwechselnden Auswahl der Reizstrom- und Reizspannungssignale nach dem Zufallsprinzip innerhalb einiger Sekunden bis zu mehreren -zig Sekunden eingestellt wird.

17. Verfahren zum Erzeugen eines niederfrequenten elektrischen Reizsignales für einen Patienten von einer Schallquelle (16), derart, daß der Patient gleichzeitig Schall von der Schallquelle (16) hören und das Reizsignal fühlen kann, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Ableiten einer niederfrequenten Signalkomponente aus dem Schall von der Schallquelle (16),

Abtasten des Schallautstärkepegels von der Schallquelle (16) mit einer Rate zwischen 2 und 100 Hz,

Umwandeln der abgetasteten Schallpegel in entsprechende Frequenzen unterhalb von 60 Hz, und

Erzeugen von Reizstrom- und/oder Reizspannungsregelsignalen, welche nach Wahl moduliert werden durch die niederfrequente Schallkomponente oder die entsprechenden Frequenzen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die entsprechenden Schallautstärkepegel, welche durch den Abtastvorgang erhalten werden, in entsprechende Amplitudenregelwerte umgewandelt werden, und wobei entsprechend den Amplitudenregelwerten die Strom- oder Spannungsregelung durchgeführt wird, indem innerhalb eines Bereiches von 0 bis 100% von anfänglich eingestellten Amplitudenwerten des Stromes oder der Spannung eine Amplitudenmodulation durchgeführt wird, wenn die Modulation der Reizsignale durch die entsprechenden Frequenzen ausgewählt worden ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die entsprechenden Schallautstärkepegel, die durch den Abtastvorgang erhalten werden, in Impuls- bzw. Pulszahlregelwerte umgewandelt werden und daß entsprechend den Pulszahlregelwerten eine Pulszahlmodulation des Stromes oder der Spannung durchgeführt wird, wenn die Modulation der Reizsignale durch die entsprechenden Frequenzen ausgewählt worden ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Pulszahlmodulation derart durchgeführt wird, daß die Pulszahl innerhalb eines Bereiches von 0 bis 30 in Übereinstimmung mit den Schallautstärkepegeln liegt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das Vorhandensein von Schall aus der Schallquelle (16) erfaßt wird, die niederfrequente Schallkomponente eine Frequenz hat, die niedriger als etwa 200 Hz ist, bei Abwesenheit von erfaßtem Schall eine Quasi-Schallinformation von einer sich periodisch wiederholenden Wellenform erzeugt wird, und die Wellenformen der niederfrequenten Schallkomponente und der Quasi-Schallinformation wahlweise verwendet werden, um die zu regelnden Reizstromund/oder Reizspannungssignale einzuschalten.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Intensität des Reizsignales wahlweise einstellbar ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die Regelinformation, die zuvor in einem Regelabschnitt (30) gespeichert wurde, wahlweise anstelle des Schalles aus der Schallquelle (60) verwendet werden kann, um so die Reizstrom- und Reizspannungssignale zu regeln, und wobei die Reizstrom- und Reizspannungssignale abwechselnd als das elektrische Reizsignal ausgegeben werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Regelinformation der Reizstrom- und Reizspannungssignale eine Information ist, welche aus mehr als einer Sorte von Wellenformen, Frequenz und Intensität ausgewählt wird, und daß die Regelinformation auf der Basis einer externen Eingabe auswählbar und variabel ist.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, wobei die abwechselnde Auswahl der Reizstrom- und Reizspannungssignale nach dem Zufallsprinzip durchgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei für die abwechselnde Auswahl der Reizstrom- und Reizspannungssignale ein Zeitintervall auf einen Zufallswert innerhalb mehrerer Sekunden bis hin zu mehreren -zig Sekunden eingestellt wird.