DE4217997A1

DE4217997A1 - Medical electronic stimulus generator - restricts level change to periods when output stimulus is active, avoiding excessive level settings

Info

Publication number: DE4217997A1
Application number: DE4217997A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Current assignee: Erbe Elecktromedizin GmbH
Priority date: 1992-05-31
Filing date: 1992-05-31
Publication date: 1993-12-02

Abstract

the electrical stimulus generator contains a voltage or current generator (1) which receives a signal (a) from waveform generator (2). The wave form determines the pulse produced by (1) in timing (on/off). The stimulus type is selectable as DC or AC of varying frequency, and either constant voltage of constant current. The amplitude of the stimulus is determined by UP/DOWN counter (4) and D/A converter (3). The amplitude is varied by UP/DOWN push buttons (7) generating signals (g, h) which are gated with signal (f) from the wave form generator (2) while a stimulus is active, a STOP button (8) resets the amplitude to zero. ADVANTAGE - Varying output stimulus level only while it is active avoids setting excessive stimulus level.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reizstromgerät zur elektrischen Stimulation von Nerven und/oder Muskeln zum Zwecke der Diagnostik oder Therapie entsprechend dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.The invention relates to an electrical stimulation device for electrical stimulation of nerves and / or Muscles for the purpose of diagnosis or therapy according to the generic term of Pa claim 1.

Die Reaktion von Nerven und /oder Muskeln auf elektrische Reize ist sowohl von der elektri schen Reizbarkeit der verschiedenen Nerven und/oder Muskeln als auch von der Qualität und Quantität bzw. Intensität des hierzu verwendeten elektrischen Reizstromstroms abhängig. Be züglich der Qualität unterscheidet man verschiedene Stromformen, wie beispielsweise kon stanten Gleichstrom, pulsierenden Gleichstrom, konstanten Wechselstrom, in der Frequenz- und/oder Amplitude modulierten Wechselstrom, symmetrische und/oder unsymmetrische Wechselstromimpulse und außerdem Mischformen dieser Stromqualitäten. Bezüglich der In tensität unterscheidet man einerseits die Amplituden oder einen Mittelwert des Reizstroms über eine definierte Zeitdauer und andererseits die Amplituden oder einen Mittelwert von Schwellströmen bzw. von in der Amplitude modulierten Gleich- oder Wechselströmen bzw. Gleichstromimpulsserien oder Wechselstromimpulsserien über eine definierte Zeitdauer.The response of nerves and / or muscles to electrical stimuli is both electrical irritability of the various nerves and / or muscles as well as the quality and Quantity or intensity of the electrical stimulation current used for this purpose. Be In terms of quality, a distinction is made between different forms of current, such as con constant direct current, pulsating direct current, constant alternating current, in the frequency and / or amplitude modulated alternating current, symmetrical and / or asymmetrical Alternating current impulses and also mixed forms of these current qualities. Regarding the In one differentiates between the amplitudes or an average of the stimulation current over a defined period of time and on the other hand the amplitudes or an average of Threshold currents or direct or alternating currents modulated in amplitude or DC pulse series or AC pulse series over a defined period of time.

Bekannte Reizstromgeräte sind sowohl mit Einstellvorrichtungen, an denen die jeweils ge wünschte Stromqualität gewählt und/oder verändert werden kann, als auch mit Einstellvor richtungen, an welchen die Stromintensität der jeweils gewählten Stromqualität einstellbar ist, ausgestattet. Da die Stromintensität, wie bei anderen Stromquellen, so auch bei Reizstromge räten, außerdem mehr oder weniger vom Innenwiderstand des Reizstromgeräts und vom elektrischen Widerstand im Anwendungsteil - letzterer ist hauptsächlich der elektrische Über gangswiderstand zwischen den Reizstromelektroden und dem Patienten und der elektrischen Widerstand, den der Patient für den elektrischen Strom darstellt - abhängig ist, werden Reiz stromgeräte je nach Verwendungszweck mit automatischer Stromregelung im Constant Cur rent (CC) Modus und/oder mit automatischer Spannungsregelung im Constant Voltage (CV) Modus betrieben. Während im CC-Modus die Stromintensität direkt und weitgehend unab hängig vom elektrischen Widerstand im Anwendungsteil des Reizstromgeräts reproduzierbar einstellbar ist, kann im CV-Modus und bei Geräten ohne jede automatische Regelung des Stroms oder der Spannung die Stromintensität nur indirekt über die Generatorspannung und in Abhängigkeit vom elektrischen Widerstand im Anwendungsteil des Reizstromgeräts ein gestellt werden. Known stimulation current devices are both with adjusting devices on which the respective ge desired power quality can be selected and / or changed, as well as with pre-setting directions in which the current intensity of the respectively selected current quality can be set, fitted. Since the current intensity, as with other power sources, so also with stimulation current advise, more or less from the internal resistance of the stimulation current device and from electrical resistance in the application part - the latter is mainly the electrical over Gait resistance between the stimulation current electrodes and the patient and the electrical Resistance that the patient presents for the electrical current - is dependent, become stimulus Electricity devices with automatic current control in Constant Cur depending on the intended use rent (CC) mode and / or with automatic voltage control in constant voltage (CV) Mode operated. While in CC mode, the current intensity is direct and largely independent reproducible depending on the electrical resistance in the application part of the stimulation current device is adjustable, can be in CV mode and for devices without any automatic control of the Current or voltage, the current intensity only indirectly via the generator voltage and depending on the electrical resistance in the application part of the stimulation current device be put.

Ein Problem bei bekannten Reizstromgeräten mit oder ohne CC- und/oder CV-Modi besteht darin, daß die Einstellung einer optimalen Stromintensität insbesondere dann schwierig ist, wenn zwischen Stromimpulsen oder zwischen Stromschwellungen größere Strompausen bzw. Schwellpausen vorhanden sind. Da während dieser Pausen geringere oder gar keine Stromin tensitäten und damit auch keine Reize vorhanden sind, erfolgt jede Einstellung der Stromin tensität während dieser Pausen mit dem Risiko, daß die Stromintensität auf wirkungslos kleine oder auf für den Patienten schmerzhaft hohe Werte eingestellt wird. Letzteres ist insbe sondere bei Schwellströmen zum Zwecke des Muskeltrainings problematisch, wenn hierbei eine Stromintensität eingestellt werden muß, welche eine möglichst intensive Kontraktion eines Muskels oder einer Muskelgruppe auslösen soll, eine geringe Steigerung der Stromin tensität über den für eine intensive Kontraktion erforderlichen Wert hinaus für den Patienten jedoch bereits schmerzhaft sein kann.There is a problem with known stimulation current devices with or without CC and / or CV modes in that the setting of an optimal current intensity is particularly difficult if there are major pauses between current pulses or between current swellings or Swell breaks are present. Because during these breaks there is little or no electricity intensities and therefore no stimuli are present, the Stromin is adjusted intensity during these breaks with the risk that the electricity intensity on ineffective small or painfully high values for the patient. The latter is particularly true particularly problematic with threshold currents for the purpose of muscle training, if this a current intensity must be set which is as intense as possible contraction of a muscle or a group of muscles should trigger a slight increase in the current intensity beyond the value required for an intensive contraction for the patient however, can already be painful.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einstellung der Stromintensität von Reizstromgeräten so zu verbessern, daß eine optimale Einstellung der Stromintensität möglich ist, ohne dem Pati enten unnötige Schmerzen zuzufügen oder aus Angst hiervor unterhalb der für die jeweilige Indikation optimalen Stromintensität zu bleiben.It is an object of the invention to adjust the current intensity of stimulation current devices to improve that an optimal adjustment of the current intensity is possible without the Pati inflict unnecessary pain or for fear of it below that for the individual Indication to stay optimal current intensity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subject matter of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Reizstromgerät ist deshalb eine derartige Einrichtung zum Ein stellen der Strom- und/oder Spannungsamplitude des Reizstroms und/oder der Reizspannung vorgesehen, daß beim Betätigen der entsprechenden Bedienungselemente dieser Einrichtung, z. B. Drehknöpfe oder UP-/Down-Tasten, eine Minderung oder Steigerung der Amplitude nur in den Zeitintervallen durchführbar ist, in welchen die vorher eingestellte maximale Ampli tude vorhanden ist. In den Zeitintervallen, in welchen die momentane Stromamplitude kleiner als die maximale Stromamplitude ist, kann die Stromintensität nicht gemindert und/oder nicht gesteigert werden.In the stimulation current device according to the invention, therefore, such a device is a represent the current and / or voltage amplitude of the stimulation current and / or the stimulation voltage provided that when operating the corresponding controls of this device, e.g. B. knobs or UP / Down buttons, a decrease or increase in amplitude only can be carried out in the time intervals in which the previously set maximum ampli tude is present. In the time intervals in which the current current amplitude is smaller than the maximum current amplitude, the current intensity cannot and / or cannot be decreased be increased.

Da beispielsweise bei Schwellstrom das Zeitintervall, in welchem die maximale Schwellam plitude vorhanden ist im Verhältnis zum Zeitintervall, in welchem eine kleinere als die ma ximale oder gar keine Stromamplitude vorhanden ist, relativ kurz sein kann, ist es zweckmä ßig, die Einrichtung zur Einstellung der Stromintensität derart auszugestalten, daß ein Betäti gen des entsprechenden Bedienungselements während eines Zeitintervalls, in welchem die momentane Stromamplitude nicht der maximalen Stromamplitude entspricht, zur Folge hat, daß die Stromintensität auf die vorher eingestellte maximalen Amplitude ansteigt und nach Erreichen der vorher eingestellten maximalen Amplitude durch weiteres Betätigen des ent sprechenden Bedienungselements gemindert oder gesteigert werden kann. For example, in the case of threshold current, the time interval in which the maximum threshold plitude is present in relation to the time interval in which a smaller than the ma ximal or no current amplitude is present, can be relatively short, it is appropriate ßig to design the device for adjusting the current intensity such that an actuator conditions of the corresponding control element during a time interval in which the current current amplitude does not correspond to the maximum current amplitude, that the current intensity increases to the previously set maximum amplitude and after Reaching the previously set maximum amplitude by pressing the ent speaking control element can be reduced or increased.

Bei Reizstromgeräten mit automatischer Spannungsregelung gilt entsprechendes für die Ein stellung der Spannung.In the case of stimulation current devices with automatic voltage regulation, the same applies to the on position of tension.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Einrichtung ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugen, welches den Anwender des Reizstromgeräts anzeigt, daß die maximale Amplitude der vorher eingestellten Stromintensität vorhanden ist.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention can be a generate an optical and / or acoustic signal, which the user of the stimulation current device indicates that the maximum amplitude of the previously set current intensity is present.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann ein mehr oder weniger langes Zeitinter vall nach Erreichen der maximalen Amplitude der vorher eingestellten Stromintensität vor handen sein, während welchem eine Minderung oder eine Steigerung der Stromintensität durch Betätigen des entsprechende Bedienungselements nicht erfolgt. Diese weitere Ausge staltung bietet dem Anwender eines erfindungsgemäßen Reizstromgeräts, insbesondere zu sammen mit den oben aufgeführten optischen und/oder akustischen Signalen, eine bessere Kontrolle der Einstellungen der Stromintensität, weil hierdurch die Beobachtung und Beurtei lung der Reaktion des gereizten Nervs und/oder Muskels verbessert wird.In a further embodiment of the invention, a more or less long time interval vall after reaching the maximum amplitude of the previously set current intensity be present during which there is a decrease or an increase in the current intensity not done by operating the corresponding control element. This further Ausge staltung offers the user of a stimulation current device according to the invention, in particular together with the optical and / or acoustic signals listed above, a better one Control of the settings of the current intensity because this enables observation and assessment reaction of the irritated nerve and / or muscle is improved.

Ein Reizstromgerät entsprechend der Erfindung kann so gestaltet sein, daß die Einstellung der Stromintensität nur zur Steigerung oder nur zur Minderung oder sowohl zur Steigerung als auch zur Minderung der Stromintensität, letzteres selbstverständlich nicht gleichzeitig, wirk sam ist. Bei Reizstromgeräten mit automatischer Spannungsregelung gilt entsprechendes für die Einstellung der Spannung.A stimulation current device according to the invention can be designed so that the setting of the Electricity intensity only to increase or only to decrease or both to increase as also to reduce the current intensity, the latter of course not at the same time, effective is sam. The same applies to stimulation current devices with automatic voltage regulation the adjustment of the tension.

Ein Reizstromgerät entsprechend der Erfindung kann in weiterer Ausgestaltung zusätzlich mit einer Einrichtung ausgestattet werden, welche ein Betätigungselement, beispielsweise eine Taste, hat, durch deren Betätigung die Stromintensität oder die Spannung jederzeit und schnell auf einen für den Patienten ungefährlich kleinen Wert oder völlig abgeschaltet wer den kann. Eine derartige Taste kann am Reizstromgerät und/oder an einer Fernbedienung, welche der Patient selber bedienen kann, vorhanden sein.A stimulation current device according to the invention can also be used in a further embodiment be equipped with a device which has an actuating element, for example a Button, by pressing the current intensity or voltage at any time and quickly to a value that is safe for the patient or completely switched off that can. Such a button can be on the stimulation current device and / or on a remote control, which the patient can operate themselves.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment described. Show it:

Fig. 1 ein Diagramm, welches die hier interessierenden Zeitintervalle eines Schwell stromms darstellt, Fig. 1 is a diagram illustrating the time intervals of interest here of a threshold stromms,

Fig. 2 eine schematisches Blockschaltbild der erfindungsrelevanten Elemente eines Reiz stromgeräts. Fig. 2 is a schematic block diagram of the elements of a stimulus current device relevant to the invention.

In Fig. 1 sind die zur Beschreibung der Erfindung relevanten Zeitintervalle eines Schwell stroms schematisch dargestellt. In einem Zeitintervall t1 bis t2 steigt die Amplitude des Stroms von einem Basiswert, der in der Regel Null ist, auf die maximale Amplitude an. Die maximale Amplitude bleibt während des Zeitintervalls t2 bis t3 mehr oder weniger konstant und fällt in einem Zeitintervall t3 bis t4 auf den Basiswert zurück. Ab t4 folgt ein Pausenin tervall bis die Schwellung mit t1 erneut beginnt. Bei periodischen Schwellungen sind die Zeitintervalle von Schwellung zu Schwellung gleich lang. Bei stochastischen Schwellungen sind die Zeitintervalle von Schwellung zu Schwellung verschieden lang.In Fig. 1, the time intervals relevant to the description of the invention of a threshold current are shown schematically. In a time interval t1 to t2, the amplitude of the current increases from a base value, which is generally zero, to the maximum amplitude. The maximum amplitude remains more or less constant during the time interval t2 to t3 and falls back to the base value in a time interval t3 to t4. From t4 there is an interval until the swelling starts again with t1. With periodic swellings, the time intervals from swell to swell are the same length. With stochastic swellings, the time intervals vary from swell to swell.

Bei Reizstromgeräten mit automatischer Spannungsregelung gilt entsprechendes für die Spannung.The same applies to stimulation current devices with automatic voltage regulation Tension.

In Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsrelevanten Elemente eines Reizstromgeräts. Der Strom- oder Spannungsgenerator 1 erhält von einem Hüllkurvengenera tor 2 elektrische Signale a, welche die Form der Hüllkurve des Schwellstroms beschreiben. Diese Hüllkurve beinhaltet die in Fig. 1 beschriebenen Zeitintervalle und stellt die relative Höhe der Amplitude des Stroms oder der Spannung am Ausgang des Strom- bzw. Span nungsgenerators 1 über der Zeit dar. Die Qualität des Reizstroms innerhalb der Hüllkurve ist beliebig. Es können beispielsweise Gleichstromimpulse, symmetrische oder unsymmetrische Wechselstromimpulse oder mittelfrequente Wechselströme sein. Da die Erzeugung verschie dener Stromqualitäten zum Stand der Technik gehört, werden die hierfür erforderlichen Ele mente nicht beschrieben. Die absolute Amplitude des Stroms oder der Spannung am Ausgang des Strom- oder Spannungsgenerators 1 wird durch ein elektrisches Signal b gesteuert. Dieses elektrische Signal b wird beispielsweise aus einer digitalen Zahl c abgeleitet, welche ein elektronischer Aufwärts/Abwärts-Zähler 4 liefert. Die Größe der digitalen Zahl c kann durch elektrische Impulse d am Aufwärts-Eingang UP des Zählers 4 erhöht oder durch elektrische Impulse e am Abwärts-Eingang DOWN des Zählers 4 vermindert werden. Um zu erreichen, daß eine Erhöhung und/oder Verminderung der Zahl c nur während der Zeitintervalle t2 bis t3 möglich ist, liefert der Hüllkurvengenerator während dieses Zeitintervalls ein elektrisches Signal f, welches dazu benutzt wird, daß die elektrischen Impulse d und/oder e durch logische UND-Verknüpfung nur während der Zeitintervalle t2 bis t3 an die Eingänge des Zählers 4 gelangen können. Hierzu sind logische UND-Gatter 5,6 vorhanden. In Fig. 2 is a schematic block diagram shows the invention-relevant elements of a stimulation current device. The current or voltage generator 1 receives from an envelope generator 2 electrical signals a, which describe the shape of the envelope of the threshold current. This envelope contains the time intervals described in Fig. 1 and represents the relative magnitude of the amplitude of the current or voltage at the output of the current or voltage generator 1 over time. The quality of the stimulation current within the envelope is arbitrary. For example, direct current pulses, symmetrical or asymmetrical alternating current pulses or medium-frequency alternating currents can be used. Since the generation of various current qualities belongs to the prior art, the elements required for this are not described. The absolute amplitude of the current or voltage at the output of the current or voltage generator 1 is controlled by an electrical signal b. This electrical signal b is derived, for example, from a digital number c, which an electronic up / down counter 4 provides. The size of the digital number c can be increased by electrical pulses d at the up input UP of the counter 4 or reduced by electrical pulses e at the down input DOWN of the counter 4 . In order to ensure that an increase and / or decrease in the number c is only possible during the time intervals t2 to t3, the envelope generator supplies an electrical signal f during this time interval, which signal is used for the electrical pulses d and / or e to pass through logical AND operation can only reach the inputs of counter 4 during the time intervals t2 to t3. Logical AND gates 5, 6 are provided for this.

Als Einstellelemente zur Einstellung der Stromintensität sind elektronische Impulsgeber 7 geeignet, welche beispielsweise mittels UP- und / oder DOWN -Tasten aktiviert werden oder Impulsgeber, welche mittels Drehknöpfen aktiviert werden, und welche die elektrischen Im pulse d und/oder e liefern, geeignet.Electronic pulse generators 7 , which are activated, for example, by means of UP and / or DOWN keys or pulse generators which are activated by means of rotary knobs and which deliver the electrical pulses d and / or e, are suitable as setting elements for setting the current intensity.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Stoptaste 8 vorhanden, durch deren Betätigung die digitale Zahl c am Ausgang des Zählers 4 auf eine kleinere Zahl oder gar auf Null gesetzt wird.In one embodiment of the invention, a stop button 8 is provided, the actuation of which sets the digital number c at the output of the counter 4 to a smaller number or even to zero.

Die digitale Zahl c kann auch zur Anzeige der eingestellten maximalen Amplitude des Strom oder der Spannung auf einem Display 9 verwendet werden.The digital number c can also be used to display the set maximum amplitude of the current or the voltage on a display 9 .

Das elektrische Signal a, welches die relative Amplitude der Hüllkurve beschreibt, kann bei spielsweise einer Anzeigeeinrichtung 10 zugeführt werden, welche dem Anwender die jewei lige momentane Amplitude, beispielsweise in Prozent vom Maximalwert, anzeigt.The electrical signal a, which describes the relative amplitude of the envelope, can for example be fed to a display device 10 which shows the user the respective instantaneous amplitude, for example in percent of the maximum value.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die elektrischen Impulse g, h, welche der elektronische Impulsgeber 7 liefert, dem Hüllkurvengenerator 2 zugeführt werden, wo diese dazu eingesetzt werden, das Zeitintervall t1 bis t2 zu starten, wenn die UP- oder die DOWN-Taste des Impulsgebers 7 außerhalb des Zeitintervalls t2 bis t3 betätigt wird.In a further embodiment of the invention, the electrical pulses g, h, which the electronic pulse generator 7 supplies, can be fed to the envelope generator 2 , where they are used to start the time interval t1 to t2 when the UP or DOWN key is pressed of the pulse generator 7 is actuated outside the time interval t2 to t3.

Claims

1. stimulation current device for stimulating nerves and / or muscles by means of electrical stimulation currents and / or stimulation voltages with a device for adjusting the quality and / or the amplitude of the stimulation current and / or the stimulation voltage, characterized in that such a device for adjusting the current - And / or voltage amplitude of the stimulation current and / or the stimulation voltage is provided that a reduction or increase in the amplitude can only be carried out in the time intervals in which the previously set maximum amplitude is present.

2 stimulation current device according to claim 1, characterized in that a device for Generation of an optical and / or acoustic signal is provided, which the maxi male amplitude of the previously set current or voltage amplitude.

3. stimulation current device according to claim 1, characterized in that a pulse generator ( 7 ) is provided which supplies electrical pulses (g, h) to an envelope generator ( 2 ) to start a time interval (t1 to t2) when a UP or DOWN key of the pulse generator ( 7 ) is pressed outside the time interval (t2 to t3) in which a maximum amplitude is available.

4. stimulation current device according to one of the preceding claims, characterized in that an STPOP key ( 8 ) is provided, through which a digital number (c) at the output of a counter ( 4 ) can be set to a smaller number or to zero.

5. stimulation current device according to one of the preceding claims, characterized in that an envelope signal describing output signal (a) of the envelope generator ( 2 ) a display device ( 10 ) can be fed, which indicates the instantaneous amplitude.

6. stimulation current device according to claim 5, characterized in that the current ampli tude is displayed as a percentage of the maximum value.

7. stimulation current device according to claim 4, characterized in that the digital number (c) for displaying the set maximum amplitude of the current or voltage on a dis play ( 9 ) is used.

8. stimulation current device according to claim 1, characterized in that such a device device for setting the current and / or voltage amplitude of the stimulation current and / or the Stimulus voltage is provided that an increase in the amplitude only in the time intervals is feasible in which the previously set maximum amplitude is present, a The amplitude can be reduced at any time.