DE972344C

DE972344C - Elektronenroehrengeraet mit Multivibratorschaltung zur Erzeugung von Spannungsstoessen fuer medizinische Zwecke

Info

Publication number: DE972344C
Application number: DEP47378A
Authority: DE
Inventors: Felix Dr Schuhfried
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-06-30
Filing date: 1949-06-30
Publication date: 1959-07-09
Also published as: US2590216A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. JULI 1959

ρ 47378 VIIIc/2ig D

Dr. Felix Schuhfried, Wien

ist als Erfinder genannt worden

Dr. Felix Schuhfried, Wien

Die Erfindung betrifft ein Elektronenröhrengerät mit Multivibratorschaltung zur Erzeugung von Spannungsstößen für medizinische Zwecke mit veränderlicher Ausführung des für die Impulsdauer maßgeblichen i?C-Gliedes (R₁C₁) und des für die Pause zwischen den Impulsen maßgebenden /?C-GHedes (R₂C₂) zur Erzielung einstellbarer Impulsdauer und Pause. Ein solches Gerät ist durch eine Arbeit von Denny, veröffentlicht in der Zeitschrift »Electronic Engineering« (Juni 1944, S. 26) bekanntgeworden. Hierbei werden rechteckförmige Impulse von einer Frequenz, die faradische Effekte hervorruft, mittels Multivibrator hergestellt und moduliert. Die Modulation erfolgt mit einer sinusförmigen Spannung, die mit Hilfe eines Multivibrators mit nachgeschaltetem rückgekoppeltem i?C-Generator erzeugt wird. Zwei i?C-Glieder dieses Generators dienen zur Verformung der zugeführten rechteckförmigen Impulse in einen sinusförmigen Wellenzug, wobei dieser Effekt durch die Rückkopplung wesentlich mitbedingt ist. Dieses bekannte Gerät ist jedoch zur Behandlung schwerer peripherer Lähmungen nicht geeignet, da es lediglich Schwellströme liefert.

Die Erfindung löst die Aufgabe, für Zwecke der medizinischen Therapie, insbesondere der Lähmungsbehandlung, wie auch der Diagnostik (Erregbarkeitsbestimmung), elektrische Stromstöße zu erzeugen, die folgende Eigenschaften aufweisen:

909 552/42

ι. Regelbarkeit der Dauer der Stromstöße (Impulse).

2. Einstellbarkeit der Pause zwischen den einzelnen Stromstößen.

3. Einstellbarkeit der Steilheit des Anstieges ■ (Anstiegsdauer) der Impulse.

4. Bei Einstellungsänderung der Impulsdauer soll sich die Anstiegsdauer etwa im gleichen Maße ändern, es soll also durch denselben Einstellgriff mit Veränderung der Impulsdauer eine entsprechende Änderung der Anstiegsdauer erfolgen.

5. Herstellbarkeit von Einzelimpulsen, z. B. mit Hilfe einer Taste.

6. Mit Hilfe eines mit dem Gerät durch Kabel verbundenen Kästchens soll der im Bett liegende Patient in der Lage sein, Stromstöße durch Druck auf eine Taste selbst hervorzurufen.

7. Der Patient soll die Möglichkeit haben, die Amplitude der Impulse selbst zu regeln.

ao 8. Das Gerät soll über eine Einrichtung verfügen, mit deren Hilfe die Amplitude der Impulse automatisch an- und abschwillt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anstiegsdauer (Flankensteilheit) der dem Patienten zugeführten Impulse mit Hilfe eines weiteren i?C-Gliedes regelbar ist, wobei die i?C-Glieder für Impulsdauer und Anstiegsdauer (Flankensteilheit) miteinander gekoppelt sind, derart, daß einer längeren Impulsdauer eine geringere Flankensteilheit entspricht und umgekehrt.

In der Zeichnung sind die Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der die Schaltungen zeigenden Fig. r bis 4 dargestellt.

Zur Herstellung von Impulsfolgen von einstellbarer Dauer, Pause und Anstiegsdauer werden mittels der bekannten Multivibratorschaltung der Röhren B₁, B₂ (Fig. 1) erzeugte Impulse über ein einstellbares RC-Glied, das den Anstieg der Impulse regelt, an das Gitter einer Endröhre B₃ geführt, in deren Anodenkreis der Patient eingeschaltet ist. Um Rückwirkungen durch Belastungsänderungen bei unterschiedlichen Einstellungen dieses i?C-Gliedes auf die Frequenz des Multivibrators zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die zweite Röhre B₉ des Multivibrators als Pentode auszuführen und das Schirmgitter dieser Röhre an das Steuergitter der ersten Röhre B₁ zurückzukoppeln. Die Anode der Röhre B₀ schwingt infolge der Elektronenkopplung durch" den Anoden-So strom im gleichen Rhythmus wie das Schirmgitter. Im einzelnen ist die Multivibratorschaltung noch dahingehend abgeändert, daß die Gitterableitwiderstände der ersten und zweiten Röhre R₂ und R₁ regelbar und die Gitterkoppelkapazitäten C₁ und C₂ schaltbar ausgeführt sind. Die im Anodenkreis der Röhre B₂ entstehenden Impulse werden über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R₅ und R₆, einem Zeitkonstantenglied zugeführt, das durch den Widerstand R₃ und einen Kondensator C₃ gebildet ist. Der Kondensator C₃ liegt zwischen Gitter und Kathode der Endröhre B₃, in deren Anodenkreis sich die Elektroden E befinden, die zwecks diagnostischer Untersuchung oder therapeutischer Behandlung an den Patienten angelegt werden. Das Zeitkonstantenglied R₃, C₃ bewirkt eine Verformung der Impulse im Sinne einer Änderung der Neigung der Impulsflanken.

Gemäß der Erfindung wird nun die Zeitkonstante T₃ = .R₃-C₃ variabel ausgeführt, um neben der Impulsdauer (durch T₁=R₁-C₁) und der Dauer der Pausen zwischen den Impulsen (durch T₂ = R₂-C₂) auch die Steilheit des Anstieges der Impulse (durch T₃) entsprechend den jeweiligen medizinischen Erfordernissen einstellen zu können. Die Änderung der Zeitkonstante kann durch kontinuier-Hch \^rariable oder umschaltbare Ausführung der Kondensatoren C₁, C₂, C₃ oder der Widerstände R₁, R₂, R₃ oder beider Arten von Schaltelementen ermöglicht werden. Die Flankensteilheit der Impulse ist durch die Zeitkonstante

■*■ S ~~~ ~ τ-» i τχ T

bestimmt, wobei die Widerstände R₃ und R₃ als Regelwiderstände ausgeführt sind, während C₃ schaltbar ist.

Da es für die medizinische Anwendung von Bedeutung ist, daß bei Änderung der Impulsdauereinstellung die Anstiegsdauer gleichlaufend mitgeregelt wird, wird gleichzeitig der erwähnte Widerstand R₃ mit -R₁ derart gekoppelt, daß bei Einstellung kürzerer Impulse der Widerstand R₃ verkleinert wird. Die für die Flankensteilheit der Impulse maßgebende Zeitkonstante ... 3 -"-S ^S

+ Rb

ändert sich dann ebenfalls in dem Sinne, daß mit einer Verkürzung der Impulsdauer eine Erhöhung der Flankensteilheit verbunden ist.

Eine weitere Möglichkeit für die Regelung der Dauer der Impulse ist in Abb. 2 angedeutet. Um Störungen durch Gitterstromeinsatz und eine dadurch bedingte Gegenspannung bei gewissen Werten von R₃ zu vermeiden, wird R₃ fest ausgeführt und zwischen Gitter und Kathode der Röhre B₃ in Serie zum Kondensator C₃ ein regelbarer Widerstand i?₄ geschaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden Einzelimpulse von einstellbarer Dauer und einstellbarer Anstiegsdauer erzeugt. Hierzu wird dem Steuergitter der Röhre B₁ (Fig. 3) eine negative Vorspannung über einen Schalter S₁ zugeführt und die durch den Kondensator C₂ herbeigeführte Rückkoppelung abgeschaltet. In dieser unter der Bezeichnung Elektronenschalter bekannten Anordnung ist zunächst die Röhre B₁ gesperrt, während die Röhre B₂ leitet, da ihr Steuergitter über den Regelwiderstand R₁ mit dem Nulleiter verbunden ist. Wird mittels einer Taste ^₃ dem Steuergitter der Röhre S₁ eine positive Spannung zugeführt, wobei die erwähnte Taste S₃ mindestens so lange betätigt werden muß, wie der Impuls andauern soll, so wird infolge dieser positiven Spannung am Steuergitter die Röhre B₁ leitend. Die Anode der Röhre B₁ wird nahezu auf Kathodenpotential entladen und der

hierdurch hervorgerufene negative Spannungsstoß über den Kondensator C₁ dem Steuergitter der Röhre B₂ zugeführt, das dadurch eine negative Aufladung erhält, die zur Sperrung der Röhre B₂ führt. Da der Kontakt der Taste S₃, wie erwähnt, aufrechterhalten wird und somit B₁ leitend bleibt, kann sich der Kondensator C₁ und damit das Steuergitter der Röhre B₂ nur über den Regelwiderstand R₁ auf Nullpotential entladen, so daß für die

ίο Dauer des durch Tastendruck verursachten Impulses die Zeitkonstante T₁ = ^i₁-C₁ maßgebend ist. Dieser bekannte Elektronenschalter wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß C₁ schaltbar und R₁ regelbar ausgeführt ist und die Anordnung mit der oben beschriebenen Einrichtung zur Regelung der Anstiegsdauer kombiniert wird.

Für gewisse Zwecke ist es wichtig, daß der

Patient vom einsetzenden elektrischen Strom nicht überrascht wird, sondern er diesen selbst auslösen kann, wodurch das für die Lähmungstherapie wesentliche Zusammenwirken von Willensimpuls und elektrischem Impuls erreicht wird. Die technische Durchführung erfolgt einmal dadurch, daß mit Hilfe eines Regel wider Standes R₁₀ (Fig. 1), der in einem kleinen Patientenkästchen P untergebracht ist, das der im Bett liegende Patient leicht bedienen kann, die Amplitude der Impulse geregelt wird. Der Patient ist somit in der Lage, von sich aus die Amplitude der vom Multivibrator erzeugten Impulse zu beeinflussen. Um dem Patienten darüber hinaus die Möglichkeit zu geben, Einzelimpulse von einstellbarer Anstiegsdauer herzustellen, ist in dem erwähnten Patientenkästchen eine Taste 6*₄ (Fig. 4) untergebracht, mit der ein Spannungsstoß über das aus dem Widerstand R₃ und der Kapazität C₃ bestehende RC-Gl'ied an das Gitter der Endröhre B₃ geführt wird. In diesem Falle ist der Widerstand R₃ (Fig. 3) abgeschaltet, ebenso wird der Multivibrator mittels des Schalters ^₁ stillgelegt.

Ferner sei noch bemerkt, daß bei Schließen der Schalter S₁ und S₅ die Röhre B₂ dauernd gesperrt ist und somit ein dauernder Impuls, also konstanter Gleichstrom, den Patienten durchfließt.

Ein selbsttätiges An- und Abschwellen der Impulse wird dadurch erreicht, daß die Endröhre B₃ als Pentode ausgeführt und ihrem Schirmgitter eine Modulationsspannung zugeführt wird (s. Fig. 2). Während, wie bisher beschrieben, dem Steuergitter dieser Pentode Impulse zugeführt werden, können außerdem in einer zweiten Multivibratorschaltung Impulse erzeugt werden, deren Impulsdauer und Pause ebenso wie der Anstieg einstellbar sind und die dem Schirmgitter zugeführt werden, wodurch eine Modulation der ersterwähnten, dem Steuergitter zugeführten Impulse erfolgt.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektronenröhrengerät mit Multivibratorschaltung zur Erzeugung von Spannungsstößen für medizinische Zwecke mit veränderlicher Ausführung des für die Impulsdauer maßgeblichen ÄC-Gliedes (R₁C₁) und des für die Pause zwischen den Impulsen maßgebenden i?C-Gliedes (R₂C₂) zur Erzielung einstellbarer Impulsdauer und Pause, dadurch gekennzeich- 6g net, daß die Anstiegsdauer (Flankensteilheit) der dem Patienten zugeführten Impulse mit Hilfe eines weiteren i?C-Gliedes regelbar ist, wobei die i?C-Glieder für Impulsdauer und Anstiegsdauer (Flankensteilheit) miteinander gekoppelt sind, derart, daß einer längeren Impulsdauer eine geringere Flankensteilheit entspricht und umgekehrt.
2. Elektronenröhrengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Um-Wandlung der Multivibratorschaltung in einen an sich bekannten Elektronenschalter und Mittel zur Auslösung dieses Schalters vorgesehen sind, um mit Hilfe der beiden die Dauer und die Anstiegsdauer der Impulse beeinflussenden Zeitkonstantenglieder (C₁, R₁ und C₃, R₃) Einzelimpulse von einstellbarer Impulsdauer und einstellbarer Anstiegsdauer zu erzeugen (Fig. 3).
3. Elektronenröhrengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auslösung von Einzelimpulsen, deren Anstiegsdauer mit Hilfe eines /?C-Gliedes einstellbar ist, in einem an das Gerät angeschlossenen, vom Patienten zu bedienenden Schaltkästchen angeordnet sind.
4. Elektronenröhrengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelwiderstand zur Beeinflussung der Amplitude der dem Patienten zugeführten Impulse in einem an das Gerät angeschlossenen, vom Patienten zu be-

_ dienenden Kästchen angeordnet ist.
5. Elektronenröhrengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Regelung der Anstiegsdauer die Impulse über einen Ohmschen Widerstand an das Gitter der Endröhre geführt werden, das mit dem Nulleiter durch eine Serienschaltung von Kapazität und regelbarem Ohmschen Widerstand verbunden ist (Fig. 2).
6. Elektronenröhrengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Multivibratorschaltung zur Modulierung der Amplitude der erzeugten Impulse vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 363 381, 535 934; schweizerische Patentschrift Nr. 223 651;

französische Patentschrift Nr. 916843;

Zeitschrift »Electronic Engineering«, Juni 1944. S. 26 bis 29;

Zeitschrift »FTM«, 1942, Heft 3, S. 39, und 1941, Heft 11, S. 175/176;

Zeitschrift »Archiv of physical medicine«, 1947 ■ S. 154 bis 158;

Zeitschrift »Electronics«, Juli 1948, S. 99 bis ιοί. lao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 552/42 7.