DE970276C

DE970276C - Elektromedizinisches Behandlungsgeraet zur Schmerzbekaempfung durch periodisch variierende Stroeme

Info

Publication number: DE970276C
Application number: DEST4150A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Schnabel
Original assignee: HERMANN STAEHLE FA DIPL ING
Current assignee: HERMANN STAEHLE FA DIPL ING
Priority date: 1951-11-29
Filing date: 1951-11-29
Publication date: 1958-09-04

Description

Elektromedizinisches Behandlungsgerät zur Schmerzbekämpfung durch periodisch variierende Ströme Zur Behandlung von Muskel- und Nervenschmerzen verwendet die Medizin Kombinationsströme, bestehend aus Gleich- und Wechselströmen verschiedener Art. Eine bekannte wirksame Methode besteht darin, daß von einem einem Wechselstromnetz ül)er einen mittenangezapften Isoliertransformator entnommenen, voliwellig gleichgerichteten, ungeglätteten Wechselstrom eine Halbwelle periodisch unterdrückt und mit veränderter Feriodendauer, veränderter Amplitude bzw. verändertem zeitlichem Verlauf wieder zugeschaltet wird, wie das in Abb. 3 und 4 dargestellt ist. Die Analyse eines solchen Stromes nach Fourier läßt erkennen, daß es sich hierbei um einen Gleichstrom handelt, dem zweierlei Wecehselströme von der Grundfrequenz 50 Hertz und IOO Hertz abwechslungsweise überlagert werden. Die Behandlung bei verschiedenen Indikationen, wie Algilen, Antonien, denen usw., unterscheidet sich dadurch, daß einerseits die Periodendauer dler Zu- bzw. Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes, andererseits der zeitliche Verlauf der Zu-und Abschaltung - z. B. plötzlich gemäß Abb. 6 oder ganz allmählich gemäß Abb. nach Bedarf verschieden eingestellt werden muß um eine Wirkung zu erzielen.
Bei einem ebenfalls bekannten Gerät für die bekannte Methode sind an die Sekundärwicklung des Isoliertransformators zwei Dioden in Vollweggleichrichterschaltung angeschlossen und in den Anodenspeise- und Heizkreis wenigstens einer der beiden Elektronenröhren wahlweise Unterbreclier einschaltbar, die bei voneinander verschiedenen Frequenzen arbeiten. Vorzugsweise unterbricht der Heizkreisunterbrecher etwa alle 5 bis 10 Sekunden und der Anodenspeisekreisunterbrecher alle I bis 2 Sekunden. Der Heizkreisunterbrecher bewirkt zufolge der Wärmeträgheit der Kathode einen allmählich abfallenden und ansteigenden Verlauf des Anodenstromes der Röhre, der Anodenspeisekreisunterbrecher bewirkt dagegen plötzliche Unterbrechungen dieses Stromes.
Nachteilig ist bei dem bekannten Gerät, daß die Glühkathode der Röhre durch das andauernde periodische An- und Abschalten stark beansprucht wird.
Ferner ist nachteilig, daß der zeitliche Verlauf der durch die Heizkreisnnterbrechnngen bewirkten Stromänderungen von der Wärmeträgheit der betreffenden Röhre abhängt und daher nicht beliebig gewählt bzw. eingestellt werden kann. Schließlich ist nachteilig, daß für eine Zerhacltung des Anodenstromes im Rhythmus kurzer Perioden die Ein-Abschaltung eines Unterbrechers in den Anodlenspeisekreis an die Spannungssidierheit des Unterbechers im Hinblick auf die für ein ärztliches Gerät erforderliche hohe Betriebssicherheit Anforderungen stellt, die einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordern.
Gemäß der Erfindung sind diese Schwierigkeiten bei einem Gerät für die bekannte WIethode dadurch vermieden, daß an die entgegengesetzten Enden der Sekundärwicklung des Isoliertransformators gittergesteuerte Elektronenröhren mit ihren Anoden angeschaltet sind, von denen eine Röhre die zur Beeinflussung der Form bzw. Amplitude bzw. des Zeitpunktes der Zu- und Abschaltung der zweiten Halbwelle maßgebliche Steuerspannung erhält, während am Steuergitter der anderen Elektronenröhre eine einstellbare Vorspannung liegt. Dabei können gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung zur Erzeugung einer allmählich ansteigenden und abfallenden Steuerspannung elektrische Integrationsglieder benutzt werden.
Die Fig. 1 zeigt das im Prinzip gezeichnete Schaltbild eines Ausführungsheispieles des Gerätes nach der Erfindung, bei welchem die vielfältigsten Stromverlaufsmöglichkeiten der Zu- bzw. Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes blei beliebig einstellbarer Periodendauer auf einfache Weise eingestellt werden können, wobei der zeitliche Verlauf der Stromänderung sowohl bei der Zu- als auch bei der Abschaltung in physiologisch richtiger Weise ohne spontane Anderung vor sich geht und wobei die Kurvenform dieses Vorganges von der Periodendauer unabhängig ist. Hierbei bezeichnet I den Netztransformator, dessen Primärwicklung über einen Schalter 2 in bekannter Weise an das Netz angeschlossen wird. Ein Teil der Primärwicklung 3 liefert den Strom für den Behandlungskreis. Dieser Strom wird in einem Eisenwasserstoffwiderstand 4 stabilisiert, so daß an die Klemmen des Potentiometers 5, an welchem der Behandlungsstrom eingestellt wird, eine von den Schwanktmgen des Stromnetzes unabhängige Spannung zu liegen kommt.
Die an dem Schleifer des Potentiometers 5 abgegriffene Spannung fließt zu einem Isoliertransformator 6, dessen Seliundärwicklungell 7 und 8 durch einen Widerstand g verbunden sind, dessen verstellbarer Abgriff zu der Anschlußklemme I0 für die negative Behandlungselektrode am Patienten führt. Die Enden der Sekundärwicklungen 7 ui1d 5 führen über zwei Strommesser II und I2 zu den beiden gleichen Elektronenröhren mit Steuergitter I3 und 14, deren Heizwicklung I5 sich auf dem Netztransformator 1 befindet. In den Strommessern II und I2 werden die beiden Halbwellen des Behandlungsstromes unabhängig voneinander gemessen. Der Mittelabgriff der Heizwicklung 15 führt zu der Anschlußklemm,e I6 für die positive Behandlungselektrode am Patienten.
Das Gitter der Röhre 14 ist mit dem verstellbaren Abgriff des an der Heizwicklung 15 liegenden Widerstandes 17 verbunden; die Röhre 14 liefert die ungesteuerte Halbwelle des Behaildlungsstromes. Das Gitter der Röhre 13 führt zu dem Abgriff des Potentiometers IS im Steuerkreis des Gerätes. Die Röhre I3 liefert die periodisch zu-und abgeschaltete Halbwelle des Rehandlungsstromes.
Mit Hilfe der einstellbaren Abgriffe der Widerständer und I7 lassen sich die Toleranzen der Elektronenröhren I3 und 14 in Steilheit und Durchgriff so aufeinander abgleichen, daß die Kurvenformen der beiden Halbwellen des Behandlungsstromes bei gleicher Amplitude kongruent werden, wie das in Fig. 3 gezeichnet ist.
Die Wicklungen I9, 20 und 2I auf dem Netztransformator I liefern die Betriebsspannungen für den Steuerteil des Gerätes. In Verbindung mit dem Gleichrichter 22 und dem Ladekondensator 23 liefert die Wicl;lung I9 die Anodenspannung für die Steuerröhre 24, in deren Anodenleitung die Erregerwicklung des Relais 25 liegt.
Die Wicklung 20 liefert die Heizspannung für die Röhren 24 und 26 des Steuerkreises; der Mittelabgriff der Wicklung 20 dient als Bezugspunkt für das Kathodenpotential dieser Röhren. Die Wicklung 2I liefert in Verbindung mit dem Gleichrichter 27, dem Ladekondensator2S; und den Widerständen 29 und 30 die Schirmgitterspannung für die Steuerröhre 24, die Anodenspannung für die Verzerrungsröhre 26 und die Erregerspannung für den Gitterkreis der Steuerröhre 24.
Zur Erzeugung der Steuerspannung. welche die Zu- und Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes bewirkt, arbeitet die Steuerröhre 24 nach dem von F. Schnabel angegelhenen Verfahren der elektrischen Zeitspannungsintegration mit kompensiertem Ladekreis.
Vermittels der in dem Kathodenwiderstand 3 I erzeugten Hilfsspannung, welche die die Integration verfälschende Wirkung der Spannung am Integrationskondensator 32 kompensiert, kann man die Spannung am Integrationskondensator 32 und damit den Anodenstrom der Röhre 24 linear ansteigen bzw. abfallen lassen, unabhängig von der Größe der dem Kondensator 32 über den Ladewiderstand 33 zugeführten Erregerspannung E. Diese Erregerspannung E wird an den Klemmlen des veränderbaren Widerstandes 34 in Kombination mit den \Viderständen 35 und 36 abgegriffen. Die Integrationsspannung am Kondensator steigt um so langsamer an bzw. fällt um so langsamer ab, je kleiner man die Spannung wählt. Durch Variation des Widerstandes 34 kann man somit das Ansteigen bzw. Abfallen der Spannung am Integrationskondensator 32 und damit des Anodenstromes der Steuerröhre 24 variieren.
Unmittelbar nach dem Einschalten des Gerätes ist die Spannung am Integrationskondensator 32 gleich Null. Der Anodenstrom der Steuerröhre 24 ist dabei so klein, daß der Anker des im Anodenkreis befindlichen Relais 25 nicht anspricht. Nun lädt sich der Integrationskondensator 32 über den Widerstand' 33 und den Ruhekontakt des zum Relais 25 gehörigen Ums,chalters 37, wie oben geschildert, nach einer zeitlich linearen Funktion auf, so daß das Steuergitter der Steuerröhre 2+ immer mehr positiv wird, wobei gleichzeitig der Strom in der Steuerröhre 24 linear ansteigt, sofern man auf dem geraden Teil der Röhrenkennlinie arbeitet, bis schließlich der Anker des Relais 25 anspricht. Sobald dies geschieht, wird der Integrationskondensator 32 über den Widerstand 33 und den Arbeitskontakt des Umschalters 37 mit dem negativen Ende des. veränderbaren Widerstandes 34 verbunden. Jetzt nimmt die Spannung am Integrationskondensator 32 nach einer zeitlich linearen Funktion wieder ab, bis der Anodenstrom der Steuerröhre 24 so klein geworden ist, daß der Anker des Relais 25 wieder abfällt, worauf das Spiel von neuem beginnt.
Durch entsprechende Bemessung der Widerstände 29 und 30 sowie durch geeignete Justierung der Relaiskontakte 37 kann man erreichen, daß der Anodenstrom der Steuerröhre und damit die Spannung am Kathodenwiderstand 3I nach der in Fig. 2a für einen kleinen Wert des Widerstandes 34 gezeichneten Dreiecksfunktion periodisch ansteigt und abfällt, wobei die Periodendauer durch Änderung des Widerstandes 34, bei stets gleichbleibender Kurvenform und Amplitude, in weiten Grenzen geregelt werden kann. Fig. 2 b zeigt den Verlauf desselben Stromes für den Fall, daß der veränderbare Widerstand 34 auf einen großen Wert eingestellt ist.
Die in Fig. 2 gezeigte Kurvenform entspricht mit ihren scharfen Ecken noch nicht den physiolowischen Erfordernissen nach einem kontinuierlichen Stromverlauf bei der Zu- bzw. Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes. Aus diesem Grunde sieht die Schaltung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Zwischenschaltung einer weiteren Elektronenröhre 26 vor. Wählt man für diese Verzerrungsröhre 26 einen Typ mit stark gekrümmter Kennlinie, so lassen sich damit die oberen Ecken des in Fig. 2 a und 2 b gezeigten Kurvenverlaufes. abrunden. Wählt man denselben Röhrentyp für die Röhre I3, so kann man, bei entsprechender Einstellung der Arbeitspunkte dieser Röhren durch Veränderung der Abgriffe für die Gitter besagter Röhren auf den Potentiometern 3I und IS, an allen Eckpunkten abgerundete Auf- und Abstiegskurven der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes in den verschiedensten Formen erzielen, von welchen einige in den Fig. 5 bis 8 gezeichnet sind. Hierbei ist besonders zu beachten, daß die Kurvenform und die Amplitude von der Periodendauer völlig unabhängig sind.
Auch die Grenzfälle wo die zweite Halbwelle des Behandlungsstromes dauernd vorhanden ist oder dauernd unterdrückt wird, lassen sich durch entsprechende Einstellung der Potentiometer I8 und 3I reproduzieren. Schiebt man den Schleifer des Potentiometers 18 an das obere Ende, so daß der Schleifer mit der Klemme I6 Kontakt hat, so ist die zweite Halbwelle des Behandlungsstromes konstant in gleicher Stärke wie die erste vorhanden, wie das in Fig. 3 gezeichnet ist. Stellt man dagegen die Abgriffe der Potentiometer Is und 3I beide nach unten, so wird die zweite Halbwelle vollkommen unterdrückt, wie das in Fig. 4 gezeichnet ist.
Um dem Arzt die Möglichkeit zu geben, die besonders interessierenden Kurvenzüge leicht reproduzierbar zu machen, erscheint es zweckmäßig, an Stelle der kontinuierlichen Potentiometer I8 und 3I gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Stufenpotentiometer einzubauen, wobei die jeweils zusammengehörigen Schaltstellungen durch einen einzigen Wählknopf eingestellt werden können.
Damit ist es mögliche ein Gerät zu bauen, das bei einfachster Handhabung allen Erfordernissen der Praxis gerecht zu werden vermag..
Für die Anzeige des Betriebszustandes des Gerätes dienen die Lampen 3S, 39 und 40, wobei die beiden letzteren über den zum Relais 25 gehörigen Umschalter 41 an die auf dem Netztransformator I liegende Wicklung 42 angeschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Elektromedizinisches Gerät zur Schmerzbekämpfung durch periodisch variierendeS tröme, die einem Wechselstromnetz über einen mittenangezapften Isoliertransformator mittels einer Anordnung entnommen sind, bei dler von dem vollwellig gleichgerichteten, ungeglätteten Wechselstrom eine Halbwelle periodisch unterdrückt und mit veränderter Periodendauer, veränderter Amplitude bzw. verändertem zeitlichem Verlauf wieder zugeschaltet wird, gekennzeichnet durch mit den Anoden an die entgegengesetzten Enden der Sekundärwicklung des Isoliertransformators angeschlossene gittergesteuerte Elektronen röhren, von denen eine die zur Beeinflussung der Form bzw. Amplitude bzw. des Zeitpunktes der Zu- und Abschaltung der zweiten Halbwelle maßgebliche Steuerspannung erhält, während am Steuergitter der anderen Elektronenröhre eine einstellbare Vorspannung liegt.
2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer allmählich ansteigenden und abfallenden Steuerspannung elektrische Integrationsglieder benutzt sind.
3. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung für die Primärwicklung des Isoliertransformators (6) an einem in Reihe mit einem Eisenwasserstoffwiderstand (4) an der Netzspannung liegenden Potentiometer (5) abgegriffen ist.
4. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 3, gekennzeichnet durch je ein jeder Elektronenröhre (13, I4) vorgeschaltetes Strommeßgerät (II, I2).
5. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des einstellbaren Abgriffes eines Widerstandes (9), der zwischen die unterteilte Sekundärwicklung (7, 8) des Isoliertransformators (6) geschaltet ist, und mit Hilfe des einstellbaren Abgriffes eines Widerstandes (i7), der an die Heizwicklung (I5) auf dem Netztransformator (I) angeschlossen ist, unterschiedliche Betriebswerte der Elektronenröhren (I3 und I4) in Steilheit und Durchgriff so aufeinander abgleichbar sind, daß die durch die Netzfrequenz bedingten Kurvenformen der beiden Halbwellen des Behandlungsstromes bei gleicher Amplitude kongruent werden.
6. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer zeitlich linear ansteigenden bzw. abfallenden Steuerspannung eine Steuerröhre 24 als Kathoden verstärker nach dem Verfahren der elektrischen Zeitspannungsintegration mit kompensiertem Ladekreis geschaltet ist.
7. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspannung (E) für den Ladekreis der Steuerröhre (24) einer Kombination, bestehend aus Widerständen (29, 30, 35, 36) und dem veränderbaren Widerstand (34), entnommen wird, derart, daß durch Variation des Widerstandes (34) die Geschwindigkeiten des Auf- bzw. Abstieges der Spannung am Integrationskondensator (32) und damit des Anodenstromes der Röhre (24) in weiten Grenzen regelbar sind.
8. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf-bzw. Entladung des Integrationskondensators (32) über den Umschaltkontakt (37) eines in der Anodenleitung der Steuerröhre (24) liegenden Relais (25) erfolgt und daß durch Anwendung einer Gegenkopplung der Anodenstrom in der Steuerröhre (24) und damit die Spannung am Kathodenwiderstand (3I) sich nach einer Dreiecksfunktion ändert.
9. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den physiologischen Erfordernissen eines kontinuierlichen Stromverlaufes bei der Zu- bzw.

Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes eine Verzerrungsröhre (26) der Steuerröhre (24) nachgeschaltet ist, welche im Verein mit der die zweite Halbwelle verarbeitenden Elektronenröhre (I3) die Ecken der nach einer Dreiecksfunktion verlaufenden Spannung abrundet.

IO. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkte der die zweite Halbwelle verarbeitenden Elektronenröhre (I3) und der Verzerrungsröhre (26) an Potentiometern (I8,3I) zur Anderung der Kurvenform der zweiten Halbwelle einstellbar sind.

II. Behandlungsgerät nach den Ansprüchen I bis I0, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der kontinuierlichen Potentiometer I8 und 31 Stufenpotentiometer Verwendung finden, wobei die für die Behandlung wichtigen Kurvenverläufe der Zu- bzw. Abschaltung der zweiten Halbwelle des Behandlungsstromes durch einen einzigen Wählknopf leicht reproduzierbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 801 734, so6 696; deutsche Auslegeschrift p506gqVIIIc/2Ign (Patentschrift Nr. 8in 709); schweizerische Patentschriften Nr. 257 243, 223 65I; französische Patentschrift Nr. 907 I66.