EP3010584A1 - Magnetic stimulator for stimulating tissue with a magnetic field - Google Patents

Magnetic stimulator for stimulating tissue with a magnetic field

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Publication number
EP3010584A1
EP3010584A1 EP14731958.6A EP14731958A EP3010584A1 EP 3010584 A1 EP3010584 A1 EP 3010584A1 EP 14731958 A EP14731958 A EP 14731958A EP 3010584 A1 EP3010584 A1 EP 3010584A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulse
magnetic stimulator
pulses
circuit
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14731958.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Gleich
Nikolai JUNG
Volker MALL
Norbert GATTINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Muenchen
Original Assignee
Technische Universitaet Muenchen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Muenchen filed Critical Technische Universitaet Muenchen
Publication of EP3010584A1 publication Critical patent/EP3010584A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00Magnetotherapy
    • A61N2/02Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00Magnetotherapy
    • A61N2/004Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
    • A61N2/006Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy for magnetic stimulation of nerve tissue

Definitions

  • Magnetic stimulation can be used for the non-invasive examination and stimulation of tissue, in particular organic tissue.
  • an alternating magnetic field is he witnesses ⁇ by means of a short current ⁇ flow through a coil.
  • TMS transcranial magnetic stimulation
  • the human brain is stimulated by the applied alternating magnetic field.
  • MEP motor evoked potentials
  • TMS is of particular importance in the induction and evaluation of cortical plasticity. Cortical plasticity concerns the ability of the brain to adapt to changing conditions.
  • a repetitive stimulation by a magnetic field can ⁇ tables pulse gen in the therapy of various Erkrankun-, in particular depression, may be used.
  • transcranial Mag ⁇ netstimulation is used because of its high sensitivity and relatively simple feasibility regularly for neurological diagnosis.
  • the alternating magnetic field generated by a stimulation coil can excite motor neurons of the tissue to a motor-evoked potential and to an accompanying muscle response.
  • This motor evoked potential Poten ⁇ can be derived and analyzed.
  • the stimulus tion induced field used is generated by means of a pulsed magnetic field, and this can be applied to the contactless Pa ⁇ tienten and there causes no pain.
  • Fig. 1 shows a conventional magnetic stimulator, as described in DE 10 2006 024 467 AI.
  • This magnetic stimulator contains a resonant circuit with a Pulskondensa ⁇ tor C and a stimulation coil for generating a magnetic ⁇ field.
  • a charging circuit is provided for charging the Pulskondensa ⁇ sector C.
  • the conventional in Fig. 1 magnetic stimulator includes a controllable switch for interrupting and closing the resonant circuit.
  • a control ⁇ circuit opens and closes the controllable switch such that a stimulation pulse with egg ⁇ ner an adjustable number of half or full waves can be generated by the resonant circuit.
  • the controllable switch may be, for example, a thyristor or an IGBT. With the help of the controllable switch integer multiples of full waves can be applied.
  • the pulse capacitor Before the pulse is triggered, the pulse capacitor is charged to a desired voltage. The energy content of the pulse capacitor sets the current determined by the Stimula ⁇ tion coil and thus the pulse intensity (pulse strength) of the ex ⁇ be played pulse.
  • the switch is closed, a current begins to flow through the stimulation coil and the pulse capacitor begins to discharge.
  • magnetic stimulators have the disadvantage that the number of pulses generated by the pulse generator means is limited in time. In conventional magnetic stimulators, the maximum repetition rate, ie the number of pulses delivered per time, is 100 pulses per second. Another disadvantage of conventional magnetic stimulators wesentli ⁇ cher is that these are merely sinusoidal pulses can produce. Conventional magnetic stimulators usually generate monophasic and biphasic pulses with adjustable pulse width. In addition, with conventional magnetic stimulators only pulse sequences can be generated, which contain pulses of the same pulse shape. An individual configuration of the pulses in terms of their pulse shape and / or pulse polarity to build complex pulse sequences is not possible. An individual or flexible adaptation of the generated pulse sequence to the tissue to be examined or a clinical picture can therefore not occur in conventional magnetic stimulators.
  • a pulse generator device having a pulse capacitor, which is provided by a charging circuit for generating a pulse sequence consisting of pulses with an adjustable Repetierrate is charged and with a programmable controller, which sets the pulse generator means for generating a complex pulse sequence having individually configurable pulses,
  • the magnetic stimulator according to the invention makes it possible to generate complex pulse sequences and pulse patterns at a high adjustable repetition rate and to emit a stimulation coil connected to the magnetic stimulator for generating the alternating magnetic field. This allows reproducible and effective plasticity changes in a stimulated brain.
  • the pulse sequence output by the pulse generator means is a simple pulse sequence consisting of pulses or a complex pulse sequence.
  • the generated pulse frequency complex preferably has ⁇ pulse trains on each comprising pulse packets, each of which consist of a sequence of pulses wherein a pulse shape and / or polarity of the pulses is individually configurable.
  • the programmable Steuerein ⁇ direction of the magnetic stimulator via an interface to ei ⁇ NEN host is connected, to which a user Editor about the configuration of the pulse sequence is provided.
  • the user editor of the to the Magnetic stimulator computer connected to a stimulus designer for configuring a pulse shape of the respective pulses of the pulse sequence on.
  • the user editor further comprises a pulse packet assistant for configuring at least one pulsed pulse packet.
  • the user editor additionally has a pulse-width assistant for configuring at least one pulse train consisting of pulse packets.
  • the complex pulse sequence configured by means of the user editor is transmitted via the interface to the programmable control device of the magnetic stimulator and stored in a memory unit of the magnetic stimulator.
  • the magnetic stimulator is the repetition rate of the Pulsse acid sequence that specifies the number of pulses per second output pulses set in a range from 0 up to 1 kHz.
  • an evaluation pulse for measuring a motor muscle response of the stimulated tissue is delivered between pulse packets of the complex pulse sequence which is generated by the pulse generator device of the magnetic stimulator.
  • the pulse generator means of the magnetic stimulator comprises a resonant circuit which the
  • Pulse capacitor and the stimulation coil includes, and at least one power switch, which is connected to a controllable by the programmable controller of the magnetic stimulator driver circuit.
  • the stimulation coil is connected in a Vollbrü ⁇ bridge with four power switches for the generation of pulses, the pulse shape of the pulse segments is assembled.
  • the pulse generator device of the magnetic stimulator has a charging circuit for recharging the pulse capacitor with the set repetition rate.
  • Magnetic stimulator is the charging circuit of the pulse generator means a linear charging circuit.
  • This linear charging circuit in one possible exemplary form a power supply unit for connection to a power supply ⁇ net,
  • a charge controller which is connected to the resonant circuit of the pulse generator device.
  • the charging circuit the pulse generator means a clocked charging circuit.
  • the latter has a power supply unit for connection to a Stromver sorgungsnet ⁇ z,
  • a second DC / DC switching regulator for a pulse operation which is connected to the resonant circuit of the pulse generator means.
  • the pulse generator device has a coil monitoring circuit.
  • the coil monitoring circuit it monitors whether a stimulation coil is connected to the magnetic stimulator.
  • the coil supervision scarf ⁇ tung sensors for monitoring operating parameters of the stimulation coil, in particular the operating temperature, on.
  • the magnetic stimulator of invention according to the programmable Steuerein ⁇ direction is connected to a attached to the tissue to be stimulated up electrode for deriving a measurement signal and / or for generating a trigger signal.
  • the measuring signal derived by the deflecting electrode is evaluated by the programmable control device for determining a motor threshold.
  • the invention further provides a method for generating a magnetic field having the features specified in claim 17.
  • the invention accordingly provides a method for generating a magnetic field with the steps:
  • the repetition rate which is the number of pulses indicates per time, in a range from 0 to 1 kHz turned ⁇ adjusted.
  • the generated complex pulse sequence has pulse trains which each comprise pulse packets which each consist of a sequence of pulses whose pulse shape and / or polarity is configured individually.
  • the invention further provides an apparatus for use in a method of stimulating a tissue through a magnetic field,
  • a complex pulse sequence consisting of individually confi ⁇ tured pulses with variable pulse shape is generated by a pulse generator means
  • the generated pulse sequence is applied to a stimulation coil with an adjustable repetition rate, which generates the magnetic field from ⁇
  • a pulse capacitor of the pulse generator device is recharged by a charging circuit with the set Repetierrate.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a conventional magnetic stimulator according to the prior art; a block diagram illustrating a possible embodiment of a magnetic stimulator according to the invention for stimulating a tissue by a magnetic field; a further block diagram illustrating an embodiment of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram for explaining a made by the controller system test in the magnetic stimulator according to the invention; a block diagram for illustrating an embodiment of a set in a pulse generator device of the magnetic stimulator according to the invention ⁇ set driver circuit;
  • Fig. 8 diagrams for explaining the operation of the in
  • FIG. 7 shows a full bridge circuit for generating pulses from pulse segments
  • FIG. FIG. 9 is a signal diagram for explaining the driving of the full-bridge circuit having alternating polarities shown in FIG. 7
  • FIG. Fig. 10 is a signal diagram for explaining the driving of the full-bridge circuit shown in Fig. 7 with a single polarity
  • FIG. 11 shows a signal diagram to illustrate a triggering of the full-bridge circuit with holding phases shown in FIG. 7;
  • Fig. 12 shows a possible implementation of a switched full-bridge circuit
  • FIG. 13 is a signal diagram illustrating an exemplary asymmetric pulse shape
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of a set up within the Pulsgenera ⁇ gate means of the magnetic stimulator charging circuit.
  • FIG. 15 shows a charging curve for explaining the mode of operation of the energy intermediate circuit used in FIG. 17 within the charging circuit
  • FIG. 16 shows a signal diagram for illustrating the voltage curve on a pulse capacitor and for controlling charging switches of the charging control provided within the charging circuit shown in FIG. 14;
  • FIG. FIG. 17 is a block diagram of a pulsed charging circuit used within the Pulsgenera ⁇ gate device of the present invention Magnetstimula- tors;
  • FIG. 18 is a current waveform for explaining the operation of a particular embodiment of the clocked charging circuit shown in FIG. 17;
  • 19 is a circuit diagram showing an embodiment of a power form correction circuit as a step-up converter
  • Fig. 20 is a circuit diagram showing a varietiessva ⁇ riante oftient- in the clocked charging circuit translated charge controller
  • Fig. 21 is a diagram showing a charging current of a
  • FIG. 22 is a diagram illustrating 17 can be inserted a further embodiment of the charge controller, in the getak ⁇ ended charging circuit shown in FIG.
  • FIG. 23 shows a diagram for illustrating the current flow, in the variant of a charge controller illustrated in FIG. 22;
  • FIG. Fig. 24 is a circuit diagram showing another one
  • Embodiment variant of a charge controller as it can be used in the clocked charging circuit of FIG. 17; a diagram illustrating a workflow for the configuration of pulse shapes of a complex pulse sequence used in the magnetic stimulator according to the invention;
  • Diagrams for illustrating realizable pulse variants which may be contained in a complex pulse sequence of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram illustrating a pulse packet within a complex pulse sequence, wherein the pulse packet from a predetermined number of pulses be available; a signal diagram for representing a plurality of Pulspa kete, each composed of individual pulses; a signal diagram for representing a single wave, as it may be contained within a complex pulse ⁇ frequency of the magnetic stimulator; a signal diagram for representing a Doppelwel le, as may be contained within a complex pulse sequence of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram illustrating a complete complex pulse sequence with multiple pulse trains, each consisting of pulse packets, which in turn are composed of configurable pulses, how it can be delivered by the magnetic stimulator according to the invention to a stimulation coil;
  • Fig. 34 is a signal diagram illustrating a complex
  • 35 shows a diagram for explaining the operating sequence of a possible embodiment variant of the inventive magnetic stimulator
  • Figure 36 is a diagram for explaining a variant of the magnetic stimulator used in the inventive user editor with a Stimulusdes ⁇ igner.
  • Fig. 37 is an illustration of the pulse packet assistant used in the user editor.
  • FIG. 38 is a diagram showing a pulse train assistant used in the user editor.
  • Fig. 39 is a diagram illustrating a stimulus designer employed by the user editor.
  • Fig. 40A is a diagram showing a pulse packet and pulse train assistant used in the user 40B editor
  • FIG. 41 is a diagram illustrating a pulse selector used in a possible embodiment
  • FIG. Fig. 42 shows an example of a pulse composed by a user editor
  • Fig. 43 is a graph showing a normalized muscle potential as may be caused by the magnetic stimulator of the present invention as compared with a conventional magnetic stimulator
  • Figure 45 is another diagram of a normalized muscle potential, such as may be caused by the magnetic stimulator OF INVENTION ⁇ to the invention when using a double sine wave.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a magnetic stimulator 1 according to the invention for stimulating a tissue by a
  • the fabric can be, or ⁇ ganisches tissue of a patient P, for example, in particular Ge ⁇ brain tissue.
  • the magnetic stimulator 1 has in the dargestell ⁇ th embodiment, a pulse generator 2 and a programmable controller 3.
  • the pulse generator device 2 contains at least one pulse capacitor, which can be charged by a charging circuit for generating a pulsed pulse sequence with an adjustable repeating rate is.
  • the control device 3 is a programmable control device which adjusts or controls the pulse generator device Z to generate a complex pulse sequence PS.
  • This complex pulse sequence can have individually configurable pulses.
  • the generated by the pulse generator means ⁇ 2 complex pulse sequence PS is delivered to a treatment coil or stimulation coil 4 via a line. 5
  • the line 5 may be a high-voltage or high-current line.
  • the treatment or stimulation coil 4 is located in the vicinity of the tissue to be stimulated, for example the brain tissue ei ⁇ nes patient P, as indicated in Fig. 2.
  • the programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 via a
  • a user editor for configuring a complex pulse sequence is preferably provided in the computer 7.
  • the computer 7 can be a PC, a tablet computer or a laptop computer, whose user editor can be used to generate or configure the complex pulse sequence PS.
  • the user editor can be displayed via a graphical user interface GUI to a user who, for example, treats the patient P.
  • the user editor has a stimulus designer for configuring a pulse shape of individual pulses.
  • the user editor employed may include a pulse packet assistant for configuring at least one pulse burst pulse packet.
  • the user editor can also have a pulse train assistant for configuring at least one pulse train consisting of pulse packets.
  • the complex pulse sequence PS of pulse trains PZ each comprising Pulspa ⁇ kete PP, which in turn consist of a sequence of powder-sen.
  • the pulse shape of the pulses or individual pulses are preferably individually configurable in terms of their pulse shape and / or polarity using the user editor.
  • the pulse sequence PS configured by means of the user editor is transmitted via the interface 6 to the programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 and can be stored in a memory unit 8 of the magnetic stimulator 1.
  • the memory 8 may be, for example, an EEPROM memory.
  • the interface 6 is suitable for transmitting complex pulse patterns.
  • the interface 6 may be a USB or Ethernet interface.
  • the programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 via a separate circuit 9 is attached to a lead electrode 10 ⁇ closed.
  • the Ableitelektrode 10 is for example an adhesive electrode for deriving an EMG signal.
  • the Ableit ⁇ electrode 10 is connected via a line 11 to the circuit 9, which is provided for amplifying, digitizing and recording of muscle signals.
  • the circuit 9 can on the one hand via a line 12, a trigger signal and on the other hand via a line 13, a measurement signal to the pro ⁇ programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 from ⁇ .
  • the magnetic stimulator 1 can signal the pulse delivery to a recording device.
  • the trigger signal via the line 12 can also be bidi ⁇ directionally.
  • a measured signal can be fed back to the magnetic stimulator 1 in order to For example, adjust stimulation parameters of the delivered to the patient P stimulation signal.
  • This stimulation ⁇ parameters include for example the intensity or Fre acid sequence of the signal.
  • the signal path 13 is deactivated. In this case, the signal path 13 is not used because a self-regulating, fast pacing system in certain cases poses a medical risk, such as an epileptic seizure in which patient P may cause.
  • a self-regulating, fast pacing system in certain cases poses a medical risk, such as an epileptic seizure in which patient P may cause.
  • a self-regulating, fast pacing system poses a medical risk, such as an epileptic seizure in which patient P may cause.
  • acti is fourth ⁇ to use the feedback for automated determination of parameters, in particular a motor threshold.
  • a stimulation pulse with a certain intensity is delivered to the patient P and the muscle response is evaluated.
  • the intensity as long varies ⁇ to until a certain fraction of the measured muscle responses within a certain voltage range (for example, 15 generate 20 pulses muscle response potential of> 50 ⁇ at an intensity of 65% of the maximum Stimulator outputs).
  • This intensity is then the motor threshold of the patient P.
  • the determination of the motor threshold can automatically executed advertising to, whereby the user convenience is increased for the user and at the same time, the determination of the motor threshold of Pa ⁇ tienten P faster can ,
  • Fig. 3 shows a block diagram illustrating circuitry of technical details within the inventive magnetic stimulators 1.
  • execution ⁇ for the pulse generating means 2 includes a La ⁇ desc Francisco 2a, a resonant circuit 2b with pulse switch is connected to the stimulation electrode 4 or treatment, and 2c, a coil supervision circuit also connected to the stimulation electrode or treatmen ⁇ lung. 4
  • the programmable controller 3 and the various units or assemblies of the pulse generator device 2 can exchange device-internal control signals, for example via an internal CAN bus.
  • the pulse generator device 2 includes a charging circuit 2a, which is provided for reloading the pulse capacitor with adjustable repeating rate.
  • the pulse capacitor C PULS preferably forms part of a resonant circuit in which the stimulation or treatment coil 4 is also located.
  • the charging circuit 2a is preferably connected via a network connection to a power supply network.
  • the programmable controller 3 may include a plurality of interfaces or interfaces, in particular an interface 6 for connection to the computer 7 and a trigger input or output 12 for connection to the signal processing circuit 9 and an interface 13 for receiving a rinse ⁇ nals of the Ableitelektrode 10th ., shown in Fig. 3 programmable controller 3, serves essentially for From ⁇ sequence control of the complex pulsing protocols and for monitoring critical parameters of the magnetic stimulator 1 as well as for communication with the user or users.
  • the programmable controller 3 has its own graphical user interface GUI, so that the programming of the complex pulse sequence PS without connection of an external computer 7 is possible.
  • the programmable control device 3 causes the pulse generator device 2 to deliver the pulse sequence PS to the stimulation coil 4 only after a system check of parameters of the magnetic stimulator 1 has been successfully completed.
  • Fig. 4 shows a Flowchart illustrating a variant of a performed by the programmable controller 3 system test.
  • various parameters are queried during the system test, which concern the coil monitoring, the resonant circuit, the charging circuit and / or a user communication. For example, can be checked whether a treatment or Stimulati ⁇ onsspule 4 is connected to the magnetic stimulator 1 and inserted reasonable was tested for the first coil supervision. Furthermore, it is monitored how high the coil temperature ⁇ the stimulation coil 4.
  • the coil monitoring circuit 2c of the pulse generator device 2 shown in FIG. 3 can, in one possible embodiment variant, monitor whether a stimulation coil 4 is actually connected to the magnetic stimulator 1. In one possible embodiment, the detection as to whether a stimulation coil 4 is present or not can take place by means of a shorting bar installed in a coil plug, coding resistor or by RFID tags or by an impedance measurement on the stimulation coil 4. In a further possible embodiment variant, the coil monitoring circuit 2c additionally has sensors for monitoring operating parameters of the stimulation coil 4. In one possible embodiment, the coil monitoring circuit 2c has temperature sensors for monitoring an operating temperature T of the treatment coil or stimulation coil 4.
  • the coil monitoring circuit 2c evaluates the temperature values supplied by the temperature sensors. In one possible Embodiment, the coil monitoring circuit 2c two temperature sensors and compares their two values with each other. The two measured temperatures differ significantly from each other and the temperature, for example above 40 ° C, a wide ⁇ re pulse discharge is blocked off by pulse generating means 2, respectively, and, if necessary, an error is reported via a user interface to the user by the programmable controller.
  • the programmable control device 3 can block or deactivate the delivery of pulses if no stimulation coil 4 is connected to the magnetic stimulator 1 or inserted therein. As a result, for example, the unwanted formation of an arc can be prevented.
  • the monitoring of the sensors, in particular of the temperature sensors can be performed by at least one microprocessor.
  • the microprocessor can be constructed in a variant redundant with mutual verification.
  • a redundant supervisory channel may be implemented by discrete hardware.
  • the system test can check parameters of the charging circuit 2a. For example, it is checked whether there are voltage ⁇ asymmetries on an intermediate circuit of the charging circuit 2a. Furthermore, voltage asymmetries on the pulse capacitor C PULS can be checked. Furthermore, it can be checked whether all voltages, for example on the DC link or pulse capacitor, are within a permissible voltage range. Furthermore, it is checked, for example, whether the temperature at a charge controller of the charging circuit 2a is within a valid range.
  • the system check shown in FIG. 4 can check parameters of the user communication. For example, it is checked whether a user has selected or transmitted a valid pulse pattern or a valid complex pulse sequence PS. Furthermore, it can be checked whether the user or user wants to cancel the current delivery of the pulse sequence PS or not. If one or more of the checked pulse parameters indicates that a critical condition exists, or the user wishes to interrupt the pulse delivery, the pulse output by the pulse generator device 2 is automatically prevented or blocked by the programmable control device 3.
  • this has one or more microprocessors. These microprocessors can to the other modules of the system on a real-time fault-tolerant and fault detecting bus, preferably a CAN bus, being included be ⁇ and about communicate with the modules.
  • a real-time fault-tolerant and fault detecting bus preferably a CAN bus
  • the interface is formed into the user or user through a standardized interface by means of certain standardized data transmission protocols ⁇ , preferably USB or Ethernet.
  • the programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 can be connected to a computer 7, for example via this interface. as a PC, laptop or tablet computer, or to a mobile device, in particular a smartphone or the like, are connected.
  • the programmable controller 3 can be connected via corresponding interfaces to measuring and exchange measuring devices and have a trigger input and a trigger output.
  • the programmable control device 3 is connected to display elements or display devices of the magnetic stimulator 1.
  • the pulse generator device 2 of the magnetic stimulator 1 has a resonant circuit with a pulse switch 2c.
  • the resonant circuit is implemented with pulse switch 2c with a single circuit breaker.
  • the resonant circuit with pulse switch 2c is constructed from a full bridge.
  • the resonant circuit with pulse switch 2c consists of a full bridge with switched pulse capacities.
  • the first embodiment of the resonant circuit with pulse ⁇ switch 2c with a circuit breaker allows only the delivery of biphasic (sinusoidal) pulse shapes / stimuli.
  • the embodiment in which the resonant circuit is built with pulse switch as a full bridge on ⁇ at least four power switches but has since ⁇ for the benefit of a largely free design of the respective pulse shape required.
  • the complex pulse sequence can be completely parameterized by the user.
  • the resonant circuit with pulse switch 2c has at least one power switch, which is connected to a controllable by the programmable controller 3 driver circuit. In a possible embodiment, this driver circuit or drive circuit for the power switch has a maximum switching frequency.
  • FIG. 5 shows a block diagram of an embodiment of a controllable Moegli ⁇ chen driver circuit TS, which is constructed for a power switch SW.
  • the circuit breaker is preferably an IGBT circuit breaker. This IGBT power switch is located in the resonant circuit 4 between the pulse capacitor C PLUS and the stimulation coil 4, as shown in Fig. 5.
  • the driver circuit TS includes a microprocessor MP which is connected to the programmable controller 3 via a CAN bus.
  • FIG. 5 has a current zero crossing detection for the detection of an inductance L of the treatment or stimulation coil 4.
  • the switching behavior of the driver can be adapted to the inductance L of the stimulation coil 4, as shown in FIG. 6A-6E.
  • Figure 6B -. 6E show examples of the timing of the current zero passage ⁇ at different inductances L and particularly in the case of short circuit, ie with shorted turn with existing residual inductance.
  • 6A shows the resonant circuit connected to the charging circuit 2a and the power switch SW contained therein.
  • Fig. 6B shows the current zero crossing with appropriate inductance.
  • 6C shows the course when the inductance of the stimulation coil 4 is too large, and FIG.
  • FIG. 6D shows the case with too small inductance of Stimuli ⁇ tion coil 4.
  • Fig. 6E finally shows the short circuit case.
  • This offers the particular advantage, in comparison to a current measurement on the conductor, that the voltage which actually also bears against the protective component and not a current which is present in the conductor, ie in front of the IGBT module, is measured.
  • the voltage change occurs only when a caused by a reverse recovery effect short-term reverse recovery current has subsided after the current zero crossing.
  • the microprocessor MP of the driver circuit TS a sensorially detected temperature T of the resonant circuit, in particular the stimulation coil, auswer ⁇ th.
  • the driver circuit TS shown in Fig. 5 may include bi- polar driver wherein an outer voltage, the
  • Microprocessor MP can be returned, as shown in Fig. 5.
  • An asymmetrical gate control +18 V / - 12 V can be provided for safe switching on and off.
  • auxiliary voltages are monitored by the microprocessor MP.
  • the microprocessor MP as shown in Fig. 5, a pulse command to an AND gate, which can receive a redundancy signal.
  • the turn-on time is between 1 and 2 microseconds in order to reduce turn-on losses.
  • the turn-on time is between 1 and 2 microseconds in order to reduce turn-on losses.
  • FIG. 7 shows a circuit diagram for illustrating an exemplary embodiment of a full-bridge circuit for flexible pulse forms.
  • the stimulation coil 4 is connected in a full bridge with four power switches Ql, Q2, Q3, Q4 for generating pulses whose pulse shape can be composed of pulse segments.
  • the voltage across the pulse capacitor C PULS has the pulse is determined by the charging circuit 2a.
  • the various circuit breakers Ql to Q4 can be controlled via an associated IGBT driver.
  • the capacitors C 1, C 2 provided in the circuit according to FIG. 7 serve for voltage balancing.
  • the full bridge circuit shown in Fig. 7 may include a so-called snubber circuit SN, which is provided for lowering voltage spikes, which may occur when switching off an inductance L.
  • the pulse capacitor C PULS is used for energy storage.
  • the snubber circuit SN includes some capacitors C3 to CIO which are connected to the stimulation coil 4 via resistors R1, R2.
  • the snubber capacitors have a capacitance between 100 to 300 nF.
  • the snubber resistors Rl, R2 may, for example, a resistance value of 1 to 10 ohms aufwei ⁇ sen.
  • Free wheel diodes D1 to D4 may be provided in parallel with the IGBT circuit breakers Q1 to Q4, as in FIG Fig. 7 shown.
  • the Symmetris réelleskondensatoren Cl, C2 may each have a capacity of 0.1 to 1 microfarad in a possible embodiment.
  • the pulse capacitor C PULSS preferably has a relatively high storage capacity of more than 20 pF, for example 66 pF.
  • the capacity of the pulse capacitor C PULS can be a few mF.
  • FIG. 8 shows diagrams for illustrating a current flow in the full-bridge circuit shown in FIG. 7. Since the current flow through the LC resonant circuit, which includes the pulse capacitor C PULS and the stimulation coil 4, comes about, the current flow has a sinusoidal course. The amplitude of the oscillation is determined by the charging voltage of the pulse capacitor C PULS . The frequency of the oscillation results from the capacitance C PLUS of the capacitor and the
  • the coil 4 is short-circuited in phases during the power line, as shown in Fig. 8A.
  • the energy is retained within the coil 4.
  • an attenuation is taken into account, which can occur both during the sinusoidal oscillations and during the holding phases.
  • the damping coil by the ohmic losses of the stimulation ⁇ 4 of the pulse capacitor C PL us and the electrical Lei ⁇ obligations caused.
  • the current profile is attenuated by time losses at the circuit breakers Qi. .
  • the performance-switch Qi are implemented by IGBTs, each of which free-wheeling diodes Dl ⁇ - D4auf us. Therefore, it is sufficient in the embodiment of the full-bridge circuit shown in FIG. 7, while the holding phases only a power switch Qi to keep closed. It must be closed, for example, the holding ⁇ phase on a positive level, only the power switch Q, the diode D4 to the power switch ⁇ Q4 switch Q4 for the required current direction will close automatically.
  • Fig. 8A shows various current flow phases through the full bridge circuit shown in Fig. 7.
  • Fig. 8B shows associated segments for a generated single pulse.
  • FIGS. 9, 10, 11 Exemplary pulse shapes with a representation of the associated switch positions are shown in FIGS. 9, 10, 11.
  • FIG. 9 shows the control of the full bridge scarf ⁇ tung with alternating polarities.
  • 10 shows the activation of the full-bridge circuit in a single polarity.
  • 11 shows the activation of the full-bridge circuit with holding phases.
  • FIG. 12 shows an extension of the full-bridge circuit to at least two pulse capacitors. For this purpose, several La ⁇ desclienen can be provided.
  • FIG. 12 shows by way of example a strongly asymmetric pulse shape with two time constants and T 2 .
  • the pulse generator device 2 used in the magnet st imulator 1 contains a charging circuit 2a which is provided for recharging the pulse capacitor C PL us with a high adjustable repecification rate.
  • the recharging of the energy lost during the pulse delivery of the pulse capacitor C PULS takes place, for example, within a period of 1 ms. In this variant, be ⁇ carries the maximum repetition rate 1 kHz.
  • the charging current for charging the pulse capacity is about 100 A.
  • the charging circuit 2a used in the pulse generator device 2 is a linear charging circuit. In a further alternative embodiment, the charging circuit used in the pulse generator device 2 is a clocked charging circuit.
  • Fig. 14 shows a block diagram for a possible exporting ⁇ approximate shape of a linear charging circuit 2a, as it can be used within a pulse generator 2 of the magnetic stimulator. 1
  • the charging circuit 2a serves to charge the pulse capacitor to a specific voltage level U FULL and to recharge the lost energy after pulse delivery within the short time, for example, a maximum of 1 ms.
  • the linear charging circuit 2a shown in FIG. 14 has a power supply NT for connection to a power supply network, a
  • the used power supply PS may be a standard power supply or a trans ⁇ formator with rectifier.
  • the output voltage U PS of the power supply NT may be, for example, in the order of 2000 to 4000 V.
  • the illustrated in Fig. 4 Power ⁇ some NT can be run either as a single-phase or three-phase power supply as NT in different versions. Due to the low duty cycle for the pulse output conventional single-phase power supplies are preferably incorporated ⁇ continues to provide the necessary pulse power available to stel ⁇ len.
  • an energy intermediate circuit EZK is provided on the DC side of the power supply.
  • This power link EZK is used for buffering and storage of the electrical energy supplied by the power supply unit NT.
  • the intermediate circuit voltage in the energy intermediate circuit EZK is preferably chosen to be greater than ei ⁇ ne maximum reference voltage UsoLLmax on the pulse capacitor C PUL S of the resonant circuit to exploit the transconductance of an RC charging curve, as shown in Fig. 15, and thus a fast energy recharge to enable in the power link EZK.
  • a provided in the intermediate circuit power EZK capacitor has a capacitance C zw, which is preferably substantially larger than the pulse capacitor C PULSE of the Pulskon ⁇ densators so that the largest possible energy supply can be provided ⁇ .
  • the linear charging circuit 2a shown in FIG. 14 includes a charge regulator LR which is connected to the power intermediate circuit EZK.
  • the charge controller LR charges the pulse capacitor of the pulse capacitor to a setpoint voltage U SOLL .
  • charging switch Sl to S4 are of the charge controller LR depending on the existing at the pulse capacitor actual voltage U c actuated.
  • the charging switches S1 to S4 may preferably be formed as IGBT switches due to the high voltage and fast switching phases.
  • the actual voltage at the pulse capacitor is detected and processed by a microprocessor MP of the charge controller LR.
  • the microprocessor MP of the charge controller LR then controls the load switches Sl to S4.
  • the temperatures at the charge and discharge resistors Rl to R4 can be monitored by the microprocessor MP.
  • the switch S5 in combination with the resistor R5 is provided for an emergency discharge of the pulse capacitor in a fault.
  • the switch S5 is preferably designed as a high voltage relay. This high voltage relay can be switched via the microprocessor MP. In a possible embodiment, the high voltage relay for the sake of redundancy of a discrete hardware circuit (not shown) are switched.
  • the microprocessor MP of the charge control LR within the linear charging circuit 2a may in one possible embodiment be connected to the device control or the programmable control device 3 via a CAN bus.
  • the microprocessor MP is used as a redundant component.
  • two microprocessors are installed, which are interconnected in the same way. These two microprocessors mutually check their measurement and control results. Turns out at ⁇ play as one of the two microprocessors or enter the two microprocessors conflicting results, so in a possible variant of a Notent ⁇ charge using the switch S5 and the resistor R5 can he follow ⁇ . If no redundant microprocessors installed in an alternative embodiment, it is preferential ⁇ , a further redundancy circuit for monitoring the voltage implemented.
  • this test circuit or test instance When an error occurs, in particular when an overvoltage occurs, this test circuit or test instance then switches off the high voltage with the aid of the switch S5 and the resistor R5.
  • This redundancy ⁇ circuit is provided in particular when using the Magnetst imulator 1 as a medical device.
  • FIG. 16 shows signal diagrams for illustrating the behavior of the charging switches S1 to S4 within the charge regulator LR of the linear charging circuit 2a, as shown in FIG.
  • the control of the charging switches Sl to S4 via bipolar driver stages takes place directly from a microprocessor MP of the charge control LR.
  • Fig. 16 shows the voltage waveform U c at the Pulse capacitor and necessary control signals for the La ⁇ deschalter Sl to S4 for different scenarios.
  • the charge circuit 2a inserted inside the pulse generator device 2 of the magnetic stimulator 1 for recharging the
  • Pulse capacitor with an adjustable repeating rate may be a clocked charging circuit in another embodiment.
  • Fig. 17 is a block diagram showing an embodiment of a clocked charging circuit 2a.
  • the clocked charging circuit 2a has a power supply unit NT for connection to a power supply network, a first DC / DC switching regulator for continuous operation, an energy intermediate circuit EZK for buffering the electrical energy supplied by the first DC / DC switching regulator, and a second one DC / DC switching regulator for pulse operation, which is connected to the circuit of the pulse generator device 2, as shown in Fig. 17.
  • the power supply includes a diode full bridge and an input filter.
  • the first DC / DC switching regulator connected to the power supply unit is designed for continuous operation, for example for one
  • the first DC / DC switching regulator charges an intermediate circuit capacitor C s of an energy intermediate circuit EZK continuously on a predetermined voltage, for example 400 V.
  • the energy intermediate circuit EZK is preferably designed DER art that the energy stored in the intermediate ⁇ circuit capacitor is large compared to the maximum storable energy in the pulse capacitor C PULS of the resonant circuit is.
  • the second DC / DC switching regulator of the clocked charging circuit 2a shown in FIG. 17 is for a pulse operation for the transmission of large amounts of energy, for example, up to
  • the second DC / DC switching regulator charges the pulse capacitor C PULS during pacing pauses. Of the second DC / DC switching regulator is not driven when the oscillation circuit switch SW, as shown in Fig. 17, is closed and a pulse is emitted.
  • the second DC / DC switching regulator charges the pulse capacitor C PULS during pacing pauses. Of the second DC / DC switching regulator is not driven when the oscillation circuit switch SW, as shown in Fig. 17, is closed and a pulse is emitted.
  • DC / DC switching regulator acts directly on the pulse capacitor C PULS of the resonant circuit and must therefore drive only a ka ⁇ pazitive load. This means that high voltage ripples due to the pulsed charging process are of no importance, since the charging voltage at the pulse capacitor C PULS is only used for pulse delivery when the second DC / DC switching regulator is no longer active.
  • a power form correction PFC takes place at the first DC / DC switching regulator of the clocked charging circuit 2a.
  • This circuit stage is used to perform a normative prescribed power shape correction from a certain nominal power. With such a power shape correction, one can achieve that the current consumption from the power supply network is as sinusoidal as possible.
  • FIG. 18 shows a possible current flow at the converter input in comparison to a purely sinusoidal current consumption.
  • operating mode CCM Continuous Conduction Mode
  • solid line is thus a sinusoidal Idealzu ⁇ stood on.
  • the dashed line shows the other power line with the PFC again and shows switching time ⁇ points of the converter (it represents an approximation to the Ideal ⁇ state).
  • FIG. 19 One possible implementation of a power form correction (PFC) circuit as a boost converter is shown in FIG. If the provided switch Sl closed, builds a coil current through the coil L on. If the switch is then opened again, the current flows via the diode D into the DC link capacitor C s , wherein the coil current decreases again. When a lower threshold value is reached, the switch S1 is closed again and the coil current rises again.
  • PFC power form correction
  • the second DC / DC switching regulator is implemented as a push-pull flux converter, as shown in FIG.
  • the pulse capacitor C PULSE can only be loaded ⁇ to.
  • the pulse capacitor C PULS can therefore be charged only with a Polari ⁇ ity and a polarity reversal is not readily possible.
  • the charge controller LR of the clocked charging circuit 2a shown in FIG. 17 can be designed as a flyback converter for charging the pulse capacitor C PULS be.
  • FIG. 22 shows a circuit diagram of a variant in which the charge regulator LR is realized as a flyback converter. This reduces the circuit complexity relative to the push-pull type flux converter shown in FIG.
  • shown LR of the charge controller of the pulse capacitor C PULSE is loaded only when power is removed from the over ⁇ tragungstransformator, that is, the charging current has gaps, as shown in Fig. 23. If the switch S1 of the charge controller LR shown in FIG. 2 is closed, the current through the transformer increases, energy being transported.
  • Pulse capacitor executed.
  • the flyback converter is extended by a further switch, as shown in Fig. 24.
  • the circuit topology can be used both for charging and for discharging the pulse capacitor C PULS .
  • the effects of the voltage level of the intermediate circuit capacitor C s and thus also of the first DC / DC switching regulator are taken into account.
  • ver ⁇ searches the first DC / DC switching the voltage at the intermediate circuit capacitor C hold, however, it may be tolerant to 500 V charging voltage s at a voltage of 400 V.
  • This voltage can be achieved if the intermediate circuit capacitor C s has a voltage level of 400 V and, in addition, the pulse capacitor is completely discharged with respect to the intermediate circuit capacitor C s .
  • the switch S7 can not be filled out as a MOSFET due to the relatively high voltage levels. Therefore, the switch S7 is preferably executed in this embodiment as an IGBT switch.
  • An advantage of the circuit topology illustrated in FIG. 24 is that energy recovery is achieved through the active discharge process.
  • the charging circuit 2a of the pulse generator device 2 within the magnetic stimulator 1 can be designed as a linear charging circuit. forms his or as a clocked charging circuit.
  • Fig. 14 shows an embodiment with a linear charging circuit.
  • Fig. 17 shows a variant with a clocked charging circuit.
  • the linear charging circuit required in relation to the clocked charging circuit a large, high voltage suitable DC link capacitors tor with a capacitor voltage, for example more than 2000 V.
  • Stimulation coil 4 to additional losses, which may be associated with a strong increase in temperature.
  • the intermediate circuit energy at a relatively low voltage level, for example, 400 V.
  • the necessary high voltage for pulse delivery occurs only on the pulse capacitor itself or only at an output of the switching power supply.
  • the losses within the ge ⁇ clocked charging circuit are therefore lower than when using a linear charging circuit. For this reason, the clocked charging circuit can be much more compact than the linear charging circuit
  • Charging circuit are constructed.
  • the clocked La ⁇ circuit which is shown for example in Fig. 17, a higher efficiency than the linear charging circuit. Therefore, in a preferred embodiment of the magnetic stimulator 1 according to the invention, a clocked charging circuit is used as charging circuit 2a of the pulse generator device 2.
  • the programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 can be connected via an interface 6 to a computer 7, on which a user editor for configuring the pulse sequence PS is provided.
  • the editor is preferably a graphical editor that can be executed, for example, by the computer and can be displayed to the user via a graphical user interface (GUI) of the computer.
  • GUI graphical user interface
  • the user editor is executed on a computer (embedded PC) installed in the magnetic stimulator 1.
  • the magnetic stimulator 1 has its own graphical user interface (GUI).
  • Fig. 25 shows an example of a workflow for configura ⁇ tion or parameterization of a pulse with a particular pulse shape.
  • the pulse shape is first created using a special application Pulse desig ⁇ ner.
  • This generated pulse can then be exported to a stimulator format. Then it is transmitted directly to the magnetic stimulator 1 via an interface.
  • the pulse can be further processed.
  • the pulse can be loaded with a Pulse Intensity application. This makes it possible rempli the desired pulse intensity ⁇ provide or generate a series of pulses.
  • the order of the pulses to be randomized via a special application of randomizers for the respective session.
  • the pulses After creating the pulses, these can be charged, for example, on a USB stick and copied via a USB interface in the magnetic stimulator 1 who ⁇ .
  • the generated pulses can also be copied into the magnetic stimulator 1 via another communication method.
  • the thus created pulse with the special pulse ⁇ form and / or pulse polarity can in a possible execution variant are stored within a memory of the magnetic stimulator 1 for further use.
  • Fig. 26 is a diagram showing a stimulus consisting of a single wave (Fig. 26A) or a double wave (Fig. 26B).
  • the stimulus shown consists of a single, a double or a multiple sinusoidal oscillation of the current through the Stimulationssspu ⁇ le 4.
  • the stimulation pulse has an intensity Io and can at a defined time t by the user or user or according to the formed complex pulse log ⁇ be solved.
  • the polarity of the stimulus or pulse can preferably be changed, ie the first sinusoidal oscillation is reflected around the time axis.
  • FIG. 26 shows the representation of a stimulus or pulse for a positive single and double oscillation.
  • the stimulus can be symbolically symbolized by a rectangle, as indicated in FIG. 26.
  • Fig. 27 shows double pulses (paired pulses). Double pulses are two direct successive stimuli or pulses with the same or different amplitudes.
  • FIG. 27 shows the schematic representation of a double pulse with the associated current-time profile through the stimulation coil 4.
  • the time interval between the two stimuli or pulses is denoted by t PP and the intensity difference by ⁇ .
  • FIG. 27 shows the two most frequently used double pulse variants within a complex pulse train PS.
  • an evaluation pulse EP by such double pulse is gebil ⁇ det.
  • Interstimulus interval is the time interval tisi between stimuli of equal intensity I.
  • the pulse sequence or the pulse protocol PS represents a temporal serial arrangement of different stimuli or pulses, packets / bursts and double pulses with a defined property, which is automatically processed or dispensed.
  • the pulse shape or stimulus shape is the waveform of the current time course through the stimulation or treatment coil. In the case of a biphasic stimulation of the patient P, these are, for example, single, double and multiple waves.
  • FIG. 29 shows the structure of a pulse packet PP within a pulse train PZ of a complex pulse sequence PS.
  • a pulse packet or pulse burst PP denotes a container of n stimuli or pulses with an interstimulus interval t IS i.
  • the intensity I, the polarity and the interstimulus interval of all pulses or stimuli are kept the same.
  • Fig. 30 is a diagram for explaining a packet interval and interburst interval, respectively.
  • the package or Interburst- interval ti B i is the time interval between two Pulspa ⁇ ketene or pulse bursts PP.
  • the two consecutive pulse packets PP are not always identical.
  • Fig. 31 is a diagram showing a single wave.
  • the single wave represents the simplest stimulus shape or pulse shape of the biphasic stimulation.
  • the single wave consists of exactly one single sinusoidal oscillation with a predetermined period T, as shown in FIG. Fig. 32 shows a diagram of a double wave.
  • the double wave consists of two sine waves, as shown in Fig. 32. So it is possible to string together as many sinusoids as you like. Due to a system-related attenuation of the device, however, the amplitude decreases exponentially, whereby a practical benefit of more than two oscillations only rarely exists.
  • FIG. 33 shows, by way of example, a complex pulse sequence PS with a plurality of pulse trains PZ, each consisting of pulse packets PP, which in turn consist of a sequence of pulses.
  • the pulse train PZ denotes a container of n different pulse packets or pulse bursts PP and forms a topmost nest level of a complex pulse sequence PS or a complex pulse protocol, as shown in FIG. 33.
  • Different different pulse trains PZ can be strung together in succession.
  • the time interval between two Pulstrains or pulse trains PZ is referred to as Intertrainintervall t ITI .
  • the repetition rate indicates the number of stimuli or pulses per time. While conventional stimulators usually reach a repetition rate of 100 Hz, it is possible with the imulators 1 Pulsge ⁇ nerator worn 2 of Magnetst invention provide a repetition rate of up to 1 kHz and more favor ⁇ .
  • a basic protocol of a complex pulse sequence PS consists of pulse packets PP and the individual pulses or stimuli contained therein.
  • the parameterization of a basic protocol can play specify the interstimulus interval tisi or the pulse form, or the proportion of pulses per pulse packet and the packet PP ⁇ interval TiBi at ⁇ .
  • Fig. 34 shows a protocol variant or a complex pulse sequence with a ⁇ contained therein Evaluation pulse EP.
  • This evaluation pulse EP is provided between two pulse packets PP and may, for example, be designed as a double pulse.
  • a trigger signal is triggered by the magnetic stimulator 1 for this evaluation pulse EP in order to start, for example, an EMG amplifier for measuring a motor muscle response.
  • a distance from the last pulse packet t EV for example, 100 ms
  • a distance to the next pulse packet t DELAY for example likewise min ⁇ least 100 ms).
  • the polarity of the individual pulses, or stimuli Zvi ⁇ rule can the different pulse packets PP of the complex pulse sequence PS to be replaced. For example, if the pulses of the first pulse packet PP are positive pulses, then the polarities of the pulses within the subsequent pulse packet PP may be negative. A polarity change of the pulses within a pulse packet PP is usually not provided.
  • an I-wave latency is determined.
  • the I-wave latency time varies from individual to individual or patient to patient, and may range from 1 ms to 2 ms for the fundamental. All other I- Wave latencies are integer multiples of this base latency.
  • the I-wave latency of the patient P is determined by the delivery of double pulses (pair pulse stimulation) with different Interstimulu- sintervallen by measuring a motor muscle response.
  • the interstimulus interval is adjusted as long kon ⁇ continuously until a maximum motor Mus ⁇ kelantwort is measured. This Inter stimulus interval ent ⁇ says the I-wave latency time of the patient.
  • FIG. 35 shows, by way of example, an operating sequence, as can be carried out in the case of the magnetic stimulator 1 according to the invention.
  • a complex pulse sequence via the stimulation coil 4 is delivered to the toomme ⁇ -reaching tissue.
  • the complex pulse sequence PS consists in the simplest case of individual pulses or stimuli.
  • Complex pulse sequences PS delivered within the session consist of pulse trains PZ. Pulse trains or trains PZ in turn consist of pulse bursts or pulse packets PP.
  • the pulse bursts or pulse packets PP contain stimuli or pulses.
  • a stimulus may be a single pulse, but also, as shown in FIG.
  • the inventive Magnetsti- mulator 1 it is possible that a user configures a complex pulse sequence PS ⁇ individually. In one possible embodiment , after the configuration of a pulse, visually checking its pulse shape or after configuring a complex pulse sequence by the editor, checks whether the configured pulses or the configured pulse sequence PS is permissible.
  • FIG. 36 shows a display on a graphical user interface GUI for explaining the mode of operation of a user editor which can be used in the magnetic stimulator 1 according to the invention.
  • a pulse is formed within a session or a session which consists of nine Einzelimpul ⁇ sen biphasic waveform.
  • a selection of the intensity I can take place in different variants.
  • Gertician at each set of Trig magnetic stimulator is one from a signal via an interface, which can be a recording device ge ⁇ uses to store the following to this stimulus Mus ⁇ kelantwort.
  • the pulse trains PZ and the pulse bursts may or pulse packets PP are each generated by a separate assisting ⁇ tenten.
  • the pulse trains PZ and the pulse bursts may or pulse packets PP are each generated by a separate assisting ⁇ tenten.
  • Dropdown box a "burst" for Pulsb or "train” for pulse ⁇ yak be selected by the user.
  • a session can be stored as a stimulus or pulse sequence PS and used in a burst designer of the user editor.
  • the user editor includes a stimulus designer, a pulse packet assistant PPA, and a pulse train assistant PZA. These wizards are particularly suitable when large intervals occur between individual pulses.
  • Fig. 37 is a diagram in which a burst PP is added by the user in the displayed user editor.
  • FIG. 38 shows a diagram in which a pulse train PZ is added by the user via the slot splitter.
  • FIG. 39 shows a stimulus designer for configuring a stimulus or pulse.
  • the user has to change the Mög ⁇ friendliness, characteristics of the stimuli or pulses, for example, by clicking on "detail".
  • the user can set the start polarity or the period of the stimulus or pulse, or the respective shaft.
  • Each formed or configured Stimulus or pulse may be stored in one possible embodiment and downloaded from this memory for further processing
  • the pulse sequences PS may be evaluated for their effects on the patient P and / or for their pulse structures with measurement results
  • FIGS. 40A, 40B show by way of example a pulse packet PP formed with a burst assistant PPA.
  • 40B shows a pulse train PZ formed with a train assistant PZA.
  • a pulse shape of a pulse may be using a Pulsselektors as is exemplified Darge ⁇ represents in Fig. 41 to be configured.
  • a selection screen is constructed in two parts. The pulse selector preferably runs directly on the device and serves to select the protocols stored on the device. As a result, an operation of the MagnetSimulators 1 is possible without connecting an external PC.
  • a pulse the image of the selection screen ⁇ is shown graphically in the right portion form are selected. Valid and invalid pulses can be marked accordingly in the selection tree in the left area. The times of the different pulses can also be displayed.
  • the curve type ie Spu ⁇ lenstrom, electric field or electric field gradient, can be selected by a drop-down menu.
  • Fig. 42 shows a composite pulse consisting of sine wave, two pauses and a negative half wave. By double clicking the duration of each section can be edited. The length of the different sections of the pulse can also be changed by dragging with a mouse.
  • the magnetic stimulator 1 according to the invention can be used to Magnetstimu ⁇ lation of an organic tissue.
  • the magnetic stimulation is a non-invasive, almost painless
  • nerves of the tissue are influenced by a time-varying magnetic field by induction in their electrical activity.
  • the nerves can acti ⁇ fourth or inhibited.
  • the stimulation coil 4 of the magnetic stimulator 1 is placed near ei ⁇ ner skin surface.
  • the stimulation coil 4 generates a rapidly changing magnetic field over time, which penetrates into the tissue. This penetrating magnetic field induces induction into electrically conductive areas of the tissue. In other applications, it is also possible to introduce the stimulation coil 4 into the tissue.
  • the use of the magnetic stimulator 1 according to the invention requires no special preparation of the skin surface of the Pa ⁇ tienten P.
  • the magnetic stimulator 1 may generate a magnetic field which urges by clothing, hair, etc. therethrough and produces irritation. Even low-lying areas are the goal of reaching ⁇ bar, since the magnetic field by bone structures such as the skull, penetrating. The depths ⁇ reach is limited to a few centimeters.
  • a successful stimulation depends on the strength and orientation of the Orien ⁇ induced by the stimulation coil 4
  • the determined stimulation thresholds are valid for an examination session or a session, since they depend strongly on the physiological condition of the respective patient (fatigue, nervousness or, for example, blood sugar levels).
  • the stimulation intensity is preferably normalized with regard to the individual motor stimulation threshold.
  • the motor threshold is defined as the minimum stimulus intensity sufficient to produce some muscle action potential in a relaxed muscle in at least half of the cases.
  • the threshold obtained in the relaxed muscle is for this reason as motor resting threshold RMT (resting motor threshold) ⁇ be distinguished.
  • the active motor threshold AMT Active Motor Threshold
  • the Mag ⁇ netstimulator 1 according to the invention allows the delivery of different, self-assembled pulse shapes.
  • a stored pulse shape can be selected by means of a selection switch via a pulse selector on a display.
  • the repetition frequency or the repetition rate can be set with a further dial.
  • the pulse duration i. the maximum length of a pulse train to be delivered can be selected.
  • a single stimulation pulse is delivered with the selected pulse shape when pressing a button.
  • a pulse train is output with the set repetition frequency or repetition rate, as long as a certain key is kept pressed.
  • the magnetic stimulator 1 by pressing a memory key by the user, the currently set values for the pulse intensity, pulse sequence, pulse duration duration and pulse shape can be stored. The stored values are also obtained when the magnetic stimulator 1 is switched off. This makes it possible, for example, after switching on the magnetic stimulator 1 quickly and easily retrieve a previously stored set of default settings.
  • the magnetic stimulator 1 changes to a standby mode if no control element has been actuated for a predetermined time.
  • any control element may be included. For example, be ⁇ on a front panel of the magnetic stimulator be ⁇ . As a result, the magnetic stimulator 1 is put into an operational state and a corresponding indicator light is lit.
  • a stimulation coil 4 is connected to the magnetic stimulator 1 . It can then be selected on the Einstellele ⁇ ment the desired pulse intensity. Furthermore, a pulse frequency is set. By pressing a BE ⁇ special control element, such as a pneumatic foot switch, the stimulation coil 4 can be set or activated. By pressing a pulse button then a single pulse is delivered.
  • a pulse sequence in particular a complex pulse sequence PS
  • a pulse button can be actuated so that the desired pulse ⁇ quota is delivered to the patient P, as long as the respective button is pressed.
  • the pulse output is automatically stopped, even if the button remains pressed.
  • the inventive magnetic stimulator 1 it is possible stimuli or pulses with a very high repetition rate to generate ⁇ Center. This is possible due to the fast reloading of the pulse losses.
  • the magnetic stimulator 1 according to the invention can achieve repetition rates with a frequency of 1000 Hz and more. This offers the advantage of achieving significantly longer and more stable stimulation effects which are relevant in basic research as well as in a therapeutic application. Strong lasting effects are a prerequisite for therapeutic success in a patient P.
  • Fig. 43 shows a normal muscle potential for representing effects that can be achieved by repetitive stimulation.
  • the vertical arrows indicate the magnitude of the effect, ie an increase means the increase in the excitability and a drop means the decrease in ⁇ He reghus the brain.
  • the illustrated horizontal arrows show the duration of the effect, which can be derived on individual muscles of the patient P and allows direct conclusions about the change in excitability.
  • CTBS Continuous Theta Burst
  • T ISI 20 ms
  • FIG. 43 show examinations with so-called quattropulses carried out with the magnetic stimulator 1 according to the invention, which were carried out with a repetition rate of 200 Hz (tISI-5 ms) and a repetition rate of 20 Hz (tisi-50 ms).
  • the effect in the case of high-frequency stimulation with the aid of the magnetic stimulator 1 according to the invention is longer and more pronounced than in the case of a conventional stimulation form.
  • pre means the state before stimulation
  • post 1 to 4 means after stimulation in a time range of 0 to 60 min.
  • the flexibility in setting the complex pulse patterns or pulse sequences PS is advantageous because an individual stimulation, which adapts to the physiological conditions of the subject or patient P, is made possible.
  • One A concrete example of individualized stimulation using magnetic stimulation is stimulation adapted to the so-called I-wave, which was possible with conventional magnetic stimulators with only two pulses, whereby the observed effects only lasted very briefly.
  • An adaptation of the application of the magnetic stimulation, in particular with several, in particular four to eight pulses, is relevant to the effects achieved, which can be greatly extended thereby and are more pronounced in their expression.
  • the current flow direction within the brain or the tissue, which is determined by the pulse polarity also has a relevant influence.
  • Fig. 44 is a diagram showing the effect of current flow reversal (which corresponds to a polarity change) in the stimulated brain, as is possible by the magnetic stimulator 1 of the present invention.
  • FIG. 44 shows a so-called I-wave adapted stimulation with a frequency of 666 Hz.
  • AP means a current flow in the brain, which is generated by transcranial magnetic stimulation TMS and flows from front to back.
  • PA means a current flow flowing from the back to the front.
  • the horizontal arrows in Fig. 44 show the duration of the effect and vertical Pfeiffer ⁇ le show the amount of the effect on.
  • an environmental transport is the effect can be seen from a rise to a fall of ⁇ He regiana of the brain in reverse polarity.
  • Pre means a state before the intervention by means of high-frequency transcranial magnetic stimulation TMS.
  • Post means a condition within 0 to 60 minutes after the start of the intervention.
  • Fig. 45 shows the effects of a Vierfachstimula- tion at a double sine wave that can be achieved with the fiction, modern ⁇ magnetic stimulator. 1 Shown is also an I-wave adapted stimulation at a frequency of 666 Hz, ie a distance of the four pulses of 1.5 ms. The horizontal arrow indicates the duration of the effect, the vertical arrow the height of the effect. From Fig. 45, a very stable effect (increase in excitability of the brain) with a low variability can be recognized even in a measurement on only a few subjects P. Another decisive advantage of the invention
  • Magnetic stimulator 1 with flexibly configurable Pulssequen ⁇ zen is a customization of pulse shapes to the individual physiological characteristics of the patient P.
  • the so-called motor threshold which is a measure of brain excitability of the stimulated point higher than in adult patients. In pediatric neurological diagnostics and in basic research using conventional magnetic stimulators, this often leads to limited testing of very young subjects.
  • Fig. 46 is a diagram showing the motor threshold at different pulse shapes.
  • the pulses are applied to the brain from front to back (in the brain) in the current flow direction AP or from front to back in the reverse current flow direction PA.
  • the motor threshold of a pulse shape which is applied from front to back (AP) is longer than from Pulses that are applied from back to front (PA) or have a negative polarity.
  • the used in the novel magnetic stimulator 1 User editor with graphic interface allows an easy intuitive operation by the user and, in particular, a simple configuration of a pulse protocol or a com plex ⁇ pulse sequence PS. Furthermore, it is possible to carry out an automated adaptation to measured neurophysiological parameters by a feedback of the parameters to the magnetic stimulator 1.
  • By using the Magnetstimu- lators 1 can be achieved greatly reduced interindividual Varia ⁇ bility of protocols and a stable induction of cortical plasticity with unique effects compared to already existing conventional protocols.
  • These effective plasticity-inducing pulse protocols or pulse sequences PS allow a therapeutic intervention on the patient P to optimize his neuronal plasticity, especially in neurological and psychiatric disorders.
  • the magnetic stimulator 1 according to the invention makes it possible to further investigate the human brain in order to obtain scientific knowledge.

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Abstract

The invention relates to a magnetic stimulator for stimulating tissue with a magnetic field, comprising a pulse generator device which has a pulse capacitor that can be charged by a charging circuit for generating a pulse sequence, which consists of pulses, with an adjustable repetition rate; and a programmable control device which controls the pulse generator device to generate a complex pulse sequence having individually configurable pulses, the generated complex pulse sequence being applied to a stimulation coil to generate the magnetic field.

Description

Magnetstimulator zur Stimulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld Magnetic stimulator for stimulating a tissue through a magnetic field
Die Magnetstimulation kann zur nicht-invasiven Untersuchung und Stimulation von Gewebe, insbesondere organischem Gewebe, eingesetzt werden. Hierbei wird mittels eines kurzen Strom¬ flusses durch eine Spule ein magnetisches Wechselfeld er¬ zeugt. Mit der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) wird beispielsweise das menschliche Gehirn durch das angelegte magnetische Wechselfeld stimuliert. Durch die Stimulation z.B. motorischer Hirnareale können motorisch evozierte Potenziale (MEP) in Muskelgewebe, abgeleitet werden, deren Eigen¬ schaften und Veränderungen Rückschlüsse auf die Erregbarkeit der untersuchten Hirnareale erlauben. Die TMS ist vor allem bei der Induktion und Evaluation kortikaler Plastizität von Bedeutung. Die kortikale Plastizität betrifft die Fähigkeit des Gehirns, sich an veränderte Bedingungen anzupassen. Weiterhin kann eine repetitive Stimulation mittels eines magne¬ tischen Pulsfeldes bei der Therapie verschiedener Erkrankun- gen, insbesondere Depression, eingesetzt werden. Zur Evalua¬ tion des kortikospinalen Systems wird die transkranielle Mag¬ netstimulation aufgrund ihrer hohen Sensibilität und relativ einfachen Durchführbarkeit regelmäßig zur neurologischen Diagnostik verwendet. Durch die Anwendung von Stimulationspro- tokollen der transkraniellen Magnetstimulation kann sowohl die Beeinflussung als auch die Evaluation der Funktion neuronaler Netzwerke erfolgen. Magnetic stimulation can be used for the non-invasive examination and stimulation of tissue, in particular organic tissue. In this case, an alternating magnetic field is he witnesses ¬ by means of a short current ¬ flow through a coil. With transcranial magnetic stimulation (TMS), for example, the human brain is stimulated by the applied alternating magnetic field. By the stimulation, for example, motor brain areas motor evoked potentials (MEP) can be derived in muscle tissue, allowing their own ¬ properties and changes conclusions on the excitability of the examined brain areas. TMS is of particular importance in the induction and evaluation of cortical plasticity. Cortical plasticity concerns the ability of the brain to adapt to changing conditions. Further, a repetitive stimulation by a magnetic field can ¬ tables pulse gen in the therapy of various Erkrankun-, in particular depression, may be used. For evalua ¬ tion of the corticospinal system transcranial Mag ¬ netstimulation is used because of its high sensitivity and relatively simple feasibility regularly for neurological diagnosis. Through the application of stimulation protocols of transcranial magnetic stimulation, both the influence and the evaluation of the function of neural networks can take place.
Durch das von einer Stimulationsspule erzeugte magnetische Wechselfeld können motorische Neuronen des Gewebes zu einem motorisch evozierten Potenzial und zu einer begleitenden Muskelantwort angeregt werden. Dieses motorisch evozierte Poten¬ zial kann abgeleitet und ausgewertet werden. Das zur Stimula- tion eingesetzte induzierte Feld wird mittels eines gepulsten magnetischen Feldes erzeugt, wobei dies kontaktlos an den Pa¬ tienten angelegt werden kann und dort keinerlei Schmerzen verursacht . The alternating magnetic field generated by a stimulation coil can excite motor neurons of the tissue to a motor-evoked potential and to an accompanying muscle response. This motor evoked potential Poten ¬ can be derived and analyzed. The stimulus tion induced field used is generated by means of a pulsed magnetic field, and this can be applied to the contactless Pa ¬ tienten and there causes no pain.
Herkömmliche Magnetstimulatoren verwenden einen Schwingkreis zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes. Dieser Schwingkreis umfasst einen Pulskondensator und eine Stimulationsspu¬ le. Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Magnetstimulator , wie er in der DE 10 2006 024 467 AI beschrieben ist. Dieser Magnet- stimulator enthält einen Schwingkreis mit einem Pulskondensa¬ tor C und einer Stimulationsspule zur Erzeugung eines Magnet¬ feldes. Eine Ladeschaltung ist zum Aufladen des Pulskondensa¬ tors C vorgesehen. Darüber hinaus enthält der in Fig. 1 her- kömmliche Magnetstimulator einen steuerbaren Schalter zum Unterbrechen und Schließen des Schwingkreises. Eine Steuerungs¬ schaltung öffnet und schließt den steuerbaren Schalter derart, dass durch den Schwingkreis ein Stimulationspuls mit ei¬ ner einstellbaren Anzahl von Halb- oder Vollwellen erzeugbar ist. Bei dem steuerbaren Schalter kann es sich beispielsweise um einen Thyristor oder ein IGBT handeln. Mithilfe des steuerbaren Schalters können ganzzahlige Vielfache von Vollwellen appliziert werden. Vor Pulsauslösung wird der Pulskondensator auf eine gewünschte Spannung aufgeladen. Der Energieinhalt des Pulskondensators legt die Stromstärke durch die Stimula¬ tionsspule und damit die Pulsintensität (Pulsstärke) des ab¬ zugebenden Pulses fest. Wird der Schalter geschlossen, beginnt ein Strom durch die Stimulationsspule zu fließen und der Pulskondensator beginnt, sich zu entladen. Nach Abklingen des Spulenstromes ist die gesamte Pulsenergie verbraucht und der Pulskondensator ist komplett entladen. Der Pulskondensator muss vor dem nächsten Puls wieder auf das gewünschte Spannungsniveau aufgeladen werden. Derartige herkömmliche Magnetstimulatoren haben jedoch den Nachteil, dass die Anzahl der von der Pulsgeneratoreinrichtung erzeugten Pulse zeitlimitiert ist. Bei herkömmlichen Magnetstimulatoren liegt die maximale Repetierrate, d.h. die Anzahl der abgegebenen Pulse pro Zeit, bei 100 Pulsen pro Sekunde. Ein weiterer wesentli¬ cher Nachteil herkömmlicher Magnetstimulatoren besteht darin, dass diese lediglich sinusförmige Pulse erzeugen können. Herkömmliche Magnetstimulatoren generieren in der Regel mono- und biphasische Pulse mit einstellbarer Pulsweite. Darüber hinaus können mit herkömmlichen Magnetstimulatoren nur Pulssequenzen generiert werden, die Pulse der gleichen Pulsform beinhalten. Eine individuelle Konfiguration der Pulse hinsichtlich ihrer Pulsform und/oder Pulspolarität zum Aufbau komplexer Pulssequenzen ist nicht möglich. Eine individuelle bzw. flexible Anpassung der generierten Pulssequenz an das zu untersuchende Gewebe oder ein Krankheitsbild kann daher bei herkömmlichen Magnetstimulatoren nicht erfolgen. Conventional magnetic stimulators use a resonant circuit for generating the alternating magnetic field. This resonant circuit comprises a pulse capacitor and a Stimulationssspu ¬ le. Fig. 1 shows a conventional magnetic stimulator, as described in DE 10 2006 024 467 AI. This magnetic stimulator contains a resonant circuit with a Pulskondensa ¬ tor C and a stimulation coil for generating a magnetic ¬ field. A charging circuit is provided for charging the Pulskondensa ¬ sector C. In addition, the conventional in Fig. 1 magnetic stimulator includes a controllable switch for interrupting and closing the resonant circuit. A control ¬ circuit opens and closes the controllable switch such that a stimulation pulse with egg ¬ ner an adjustable number of half or full waves can be generated by the resonant circuit. The controllable switch may be, for example, a thyristor or an IGBT. With the help of the controllable switch integer multiples of full waves can be applied. Before the pulse is triggered, the pulse capacitor is charged to a desired voltage. The energy content of the pulse capacitor sets the current determined by the Stimula ¬ tion coil and thus the pulse intensity (pulse strength) of the ex ¬ be played pulse. When the switch is closed, a current begins to flow through the stimulation coil and the pulse capacitor begins to discharge. After the coil current has decayed, the entire pulse energy is consumed and the pulse capacitor is completely discharged. The pulse capacitor must be recharged to the desired voltage level before the next pulse. Such conventional However, magnetic stimulators have the disadvantage that the number of pulses generated by the pulse generator means is limited in time. In conventional magnetic stimulators, the maximum repetition rate, ie the number of pulses delivered per time, is 100 pulses per second. Another disadvantage of conventional magnetic stimulators wesentli ¬ cher is that these are merely sinusoidal pulses can produce. Conventional magnetic stimulators usually generate monophasic and biphasic pulses with adjustable pulse width. In addition, with conventional magnetic stimulators only pulse sequences can be generated, which contain pulses of the same pulse shape. An individual configuration of the pulses in terms of their pulse shape and / or pulse polarity to build complex pulse sequences is not possible. An individual or flexible adaptation of the generated pulse sequence to the tissue to be examined or a clinical picture can therefore not occur in conventional magnetic stimulators.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetstimulator zur Stimulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden und bei dem Pulssequenzen flexibel an das zu untersuchende Gewebe oder an ein Krankheitsbild eines Patien¬ ten anpassbar ist. It is therefore an object of the present invention to provide a magnetic stimulator for stimulation of a tissue by a magnetic field, in which the above mentioned disadvantages are avoided and is flexibly adaptable to the examined tissue or of a disease of a patien ¬ th at the pulse sequences.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Magnetstimula¬ tor mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved by a Magnetstimula ¬ tor with the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft demnach einen Magnetstimulator zur Sti- mulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld mit The invention accordingly provides a magnetic stimulator for stimulating a tissue through a magnetic field
einer Pulsgeneratoreinrichtung, die einen Pulskondensator aufweist, der durch eine Ladeschaltung zur Erzeugung einer aus Pulsen bestehenden Pulssequenz mit einer einstellbaren Repetierrate aufladbar ist und mit einer programmierbaren Steuereinrichtung, die die Pulsgeneratoreinrichtung zur Generierung einer komplexen Pulssequenz, welche individuell konfigurierbare Pulse aufweist, einstellt, a pulse generator device having a pulse capacitor, which is provided by a charging circuit for generating a pulse sequence consisting of pulses with an adjustable Repetierrate is charged and with a programmable controller, which sets the pulse generator means for generating a complex pulse sequence having individually configurable pulses,
wobei die generierte komplexe Pulssequenz an eine Stimulati¬ onsspule zur Erzeugung des Magnetfeldes angelegt wird. wherein the generated complex pulse sequence is applied to a Stimulati ¬ onsspule for generating the magnetic field.
Der erfindungsgemäße Magnetstimulator erlaubt es, komplexe Pulssequenzen und Pulsmuster bei einer hohen einstellbaren Repetierrate zu erzeugen und eine an den Magnetstimulator angeschlossene Stimulationsspule zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes abzugeben. Hierdurch können reproduzierbare und effektive Plastizitätsänderungen bei einem stimulierten Gehirn erzielt werden. The magnetic stimulator according to the invention makes it possible to generate complex pulse sequences and pulse patterns at a high adjustable repetition rate and to emit a stimulation coil connected to the magnetic stimulator for generating the alternating magnetic field. This allows reproducible and effective plasticity changes in a stimulated brain.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators ist die durch die Pulsgeneratoreinrichtung abgegebene Pulssequenz eine aus Pulsen bestehende einfache Pulssequenz oder eine komplexe Pulssequenz. In one possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the pulse sequence output by the pulse generator means is a simple pulse sequence consisting of pulses or a complex pulse sequence.
Die generierte komplexe Pulsfrequenz weist vorzugsweise Puls¬ züge auf, die jeweils Pulspakete umfassen, welche jeweils aus einer Folge von Pulsen bestehen, wobei eine Pulsform und/oder Polarität der Pulse individuell konfigurierbar ist. The generated pulse frequency complex preferably has ¬ pulse trains on each comprising pulse packets, each of which consist of a sequence of pulses wherein a pulse shape and / or polarity of the pulses is individually configurable.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators ist die programmierbare Steuerein¬ richtung des Magnetstimulators über eine Schnittstelle an ei¬ nen Rechner anschließbar, auf dem ein Nutzer-Editor zur Kon- figuration der Pulssequenz vorgesehen ist. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator of the present invention the programmable Steuerein ¬ direction of the magnetic stimulator via an interface to ei ¬ NEN host is connected, to which a user Editor about the configuration of the pulse sequence is provided.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators weist der Nutzer-Editor des an den Magnetstimulator angeschlossenen Rechners einen Stimulusdesigner zur Konfiguration einer Pulsform der jeweiligen Pulse der Pulssequenz auf. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform weist der Nutzer-Editor ferner einen Pulspaketassistenten zur Konfigurierung mindestens eines aus Pulsen bestehenden Pulspaketes auf. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the user editor of the to the Magnetic stimulator computer connected to a stimulus designer for configuring a pulse shape of the respective pulses of the pulse sequence on. In another possible embodiment, the user editor further comprises a pulse packet assistant for configuring at least one pulsed pulse packet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform weist der Nut- zer-Editor zusätzlich einen Pulszügeassistenten zur Konfigurierung mindestens eines aus Pulspaketen bestehenden Pulszuges auf. In another possible embodiment, the user editor additionally has a pulse-width assistant for configuring at least one pulse train consisting of pulse packets.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Magnetstimulators wird die mittels des Nutzer-Editors konfigurierte komplexe Pulssequenz über die Schnittstelle an die programmierbare Steuereinrichtung des Magnetstimulators übertragen und in einer Speichereinheit des Magnetstimulators abgespeichert . In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the complex pulse sequence configured by means of the user editor is transmitted via the interface to the programmable control device of the magnetic stimulator and stored in a memory unit of the magnetic stimulator.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators ist die Repetierrate der Pulsse¬ quenz, die die Anzahl der Pulse pro Sekunde abgegebenen Pulse angibt, in einem Bereich von 0 bis zu 1 kHz einstellbar. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention is the repetition rate of the Pulsse acid sequence that specifies the number of pulses per second output pulses set in a range from 0 up to 1 kHz.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators wird zwischen Pulspaketen der komplexen Pulssequenz, die von der Pulsgeneratoreinrichtung des Magnetstimulators erzeugt wird, ein Evaluationspuls zur Mes- sung einer motorischen Muskelantwort des stimulierten Gewebes abgegeben . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators weist die Pulsgeneratoreinrichtung des Magnetstimulators einen Schwingkreis, welcher den In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, an evaluation pulse for measuring a motor muscle response of the stimulated tissue is delivered between pulse packets of the complex pulse sequence which is generated by the pulse generator device of the magnetic stimulator. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the pulse generator means of the magnetic stimulator comprises a resonant circuit which the
Pulskondensator und die Stimulationsspule enthält, und min- destens einen Leistungsschalter auf, welcher an eine durch die programmierbare Steuereinrichtung des Magnetstimulators steuerbare Treiberschaltung angeschlossen ist. Pulse capacitor and the stimulation coil includes, and at least one power switch, which is connected to a controllable by the programmable controller of the magnetic stimulator driver circuit.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators ist die Stimulationsspule in einer Vollbrü¬ cke mit vier Leistungsschaltern zur Erzeugung von Pulsen verschaltet, deren Pulsform aus Pulssegmenten zusammensetzbar ist . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators weist die Pulsgeneratoreinrichtung des Magnetstimulators eine Ladeschaltung zum Nachladen des Pulskondensators mit der eingestellten Repetierrate auf. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßenIn a possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the stimulation coil is connected in a Vollbrü ¬ bridge with four power switches for the generation of pulses, the pulse shape of the pulse segments is assembled. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the pulse generator device of the magnetic stimulator has a charging circuit for recharging the pulse capacitor with the set repetition rate. In a possible embodiment of the invention
Magnetstimulators ist die Ladeschaltung der Pulsgeneratoreinrichtung eine lineare Ladeschaltung. Magnetic stimulator is the charging circuit of the pulse generator means a linear charging circuit.
Diese lineare Ladeschaltung weist bei einer möglichen Ausfüh- rungsform ein Netzteil zum Anschluss an ein Stromversorgungs¬ netz, This linear charging circuit, in one possible exemplary form a power supply unit for connection to a power supply ¬ net,
einen Energiezwischenkreis zur Zwischenspeicherung der von dem Netzteil gelieferten elektrischen Energie und an intermediate power circuit for temporarily storing the electrical energy supplied by the power supply and
einen Laderegler auf, welcher mit dem Schwingkreis der Puls- generatoreinrichtung verbunden ist. a charge controller, which is connected to the resonant circuit of the pulse generator device.
Bei einer weiteren möglichen alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators weist die Ladeschaltung der Pulsgeneratoreinrichtung eine getaktete Ladeschaltung auf . In a further possible alternative embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the charging circuit the pulse generator means a clocked charging circuit.
Bei einer möglichen Ausführungsform der getakteten Ladeschal- tung weist diese ein Netzteil zum Anschluss an ein Stromver¬ sorgungsnet z , In a possible embodiment of the clocked charging circuit, the latter has a power supply unit for connection to a Stromver sorgungsnet ¬ z,
einen ersten DC/DC-Schaltregler für einen kontinuierlichen Betrieb, a first DC / DC switching regulator for continuous operation,
einen Energiezwischenkreis zur Zwischenspeicherung der von dem ersten DC/DC-Schaltregler gelieferten elektrischen Energie und a power link for latching the electrical power supplied by the first DC / DC switching regulator and
einen zweiten DC/DC-Schaltregler für einen Pulsbetrieb auf, welcher mit dem Schwingkreis der Pulsgeneratoreinrichtung verbunden ist. a second DC / DC switching regulator for a pulse operation, which is connected to the resonant circuit of the pulse generator means.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators weist die Pulsgeneratoreinrichtung eine Spulenüberwachungsschaltung auf. Bei einer möglichen Ausführungsform der Spulenüberwachungsschaltung überwacht diese, ob eine Stimulationsspule an den Magnetstimulator angeschlossen ist. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the pulse generator device has a coil monitoring circuit. In one possible embodiment of the coil monitoring circuit, it monitors whether a stimulation coil is connected to the magnetic stimulator.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Magnetstimulators weist die Spulenüberwachungsschal¬ tung Sensoren zur Überwachung von Betriebsparametern der Stimulationsspule, insbesondere deren Betriebstemperatur, auf. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to Inventions, the coil supervision scarf ¬ tung sensors for monitoring operating parameters of the stimulation coil, in particular the operating temperature, on.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Magnetstimulators veranlasst die programmierbareIn a further possible embodiment of the inventive magnetic stimulator causes the programmable
Steuereinrichtung die Pulsgeneratoreinrichtung zur Abgabe der Pulssequenz an die Stimulationsspule erst, nachdem eine Sys- temüberprüfung von Parametern des Magnetstimulators erfolg¬ reich abgeschlossen ist. Control means the pulse generator means for delivering the pulse sequence to the stimulation coil only after a sys- temüberprüfung of parameters of the magnetic stimulator successfully completed ¬ rich.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Magnetstimulators ist die programmierbare Steuerein¬ richtung an eine an dem zu stimulierenden Gewebe angebrachte Ableitelektrode zur Ableitung eines Messsignals und/oder zur Erzeugung eines Triggersignals anschließbar. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators wird das durch die Ableitelektrode abgeleitete Messsignal durch die programmierbare Steuerein¬ richtung zur Ermittlung einer motorischen Schwelle ausgewertet . In a further possible embodiment of the magnetic stimulator of invention according to the programmable Steuerein ¬ direction is connected to a attached to the tissue to be stimulated up electrode for deriving a measurement signal and / or for generating a trigger signal. In a further possible embodiment of the magnetic stimulator according to the invention, the measuring signal derived by the deflecting electrode is evaluated by the programmable control device for determining a motor threshold.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit den in Patentanspruch 17 angegebenen Merkmalen . Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit den Schritten: The invention further provides a method for generating a magnetic field having the features specified in claim 17. The invention accordingly provides a method for generating a magnetic field with the steps:
Generieren einer komplexen Pulssequenz, die aus individuell konfigurierten Pulsen mit variabler Pulsform besteht, durch eine Pulsgeneratoreinrichtung,  Generating a complex pulse sequence, which consists of individually configured pulses with a variable pulse shape, by a pulse generator device,
Anlegen der generierten Pulssequenz mit einer einstellbaren Repetierrate an eine Stimulationsspule, die daraus das Mag¬ netfeld erzeugt und Applying the generated pulse sequence with an adjustable repetition rate of stimulation coil which generates therefrom the Mag ¬ netfeld and
Nachladen eines Pulskondensators der Pulsgeneratoreinrichtung durch eine Ladeschaltung mit der eingestellten Repetierrate.  Recharging a pulse capacitor of the pulse generator means by a charging circuit with the set Repetierrate.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Repetierrate, die die Anzahl der Pulse pro Zeit angibt, in einem Bereich von 0 bis zu 1 kHz einge¬ stellt . In a possible embodiment of the method according to the invention, the repetition rate, which is the number of pulses indicates per time, in a range from 0 to 1 kHz turned ¬ adjusted.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die generierte komplexe Pulssequenz Pulszüge auf, die jeweils Pulspakete umfassen, die jeweils aus einer Folge von Pulsen bestehen, deren Pulsform und/oder Polarität individuell konfiguriert wird. Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Stimulierung eines Gewebes durch ein Magnetfeld, In one possible embodiment of the method according to the invention, the generated complex pulse sequence has pulse trains which each comprise pulse packets which each consist of a sequence of pulses whose pulse shape and / or polarity is configured individually. The invention further provides an apparatus for use in a method of stimulating a tissue through a magnetic field,
wobei eine komplexe Pulssequenz, die aus individuell konfigu¬ rierten Pulsen mit variabler Pulsform besteht, durch eine Pulsgeneratoreinrichtung generiert wird, wherein a complex pulse sequence, consisting of individually confi ¬ tured pulses with variable pulse shape is generated by a pulse generator means,
wobei die generierte Pulssequenz mit einer einstellbaren Repetierrate an eine Stimulationsspule angelegt wird, die dar¬ aus das Magnetfeld erzeugt, wherein the generated pulse sequence is applied to a stimulation coil with an adjustable repetition rate, which generates the magnetic field from ¬
wobei ein Pulskondensator der Pulsgeneratoreinrichtung durch eine Ladeschaltung mit der eingestellten Repetierrate nachgeladen wird. wherein a pulse capacitor of the pulse generator device is recharged by a charging circuit with the set Repetierrate.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetstimulators zur Stimulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In the following, possible embodiments of the magnetic stimulator according to the invention for stimulating a tissue by means of a magnetic field will be explained in more detail with reference to the attached figures.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Magnetsti- mulators nach dem Stand der Technik; ein Blockschaltbild zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetsti- mulators zur Stimulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld; ein weiteres Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Magnet- stimulators ; ein Diagramm zur Erläuterung einer durch die Steuereinrichtung vorgenommenen Systemprüfung bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator ; ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer in einer Pulsgeneratoreinrichtung des erfindungsgemäßen Magnetstimulators einge¬ setzten Treiberschaltung; 1 shows a block diagram of a conventional magnetic stimulator according to the prior art; a block diagram illustrating a possible embodiment of a magnetic stimulator according to the invention for stimulating a tissue by a magnetic field; a further block diagram illustrating an embodiment of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram for explaining a made by the controller system test in the magnetic stimulator according to the invention; a block diagram for illustrating an embodiment of a set in a pulse generator device of the magnetic stimulator according to the invention ¬ set driver circuit;
Signaldiagramme zur Erläuterung einer Stromnull- durchgangserkennung, die bei der in Fig. 5 eingesetzten Treiberschaltung verwendet wird; ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Pulsgeneratoreinrichtung, bei der die Stimulationsspule in einer Vollbrücke verschaltet ist; Signal diagrams for explaining a zero-current detection, which is used in the driver circuit used in Figure 5. a circuit diagram illustrating an embodiment of a pulse generator means in which the stimulation coil is connected in a full bridge;
Fig. 8 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 8 diagrams for explaining the operation of the in
Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung zur Erzeugung von Pulsen aus Pulssegmenten; Fig. 9 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung mit wechselnden Polaritäten; Fig. 10 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung mit einer einzelnen Polarität; FIG. 7 shows a full bridge circuit for generating pulses from pulse segments; FIG. FIG. 9 is a signal diagram for explaining the driving of the full-bridge circuit having alternating polarities shown in FIG. 7; FIG. Fig. 10 is a signal diagram for explaining the driving of the full-bridge circuit shown in Fig. 7 with a single polarity;
Fig. 11 ein Signaldiagramm zur Darstellung einer Ansteue- rung der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung mit Haltephasen; FIG. 11 shows a signal diagram to illustrate a triggering of the full-bridge circuit with holding phases shown in FIG. 7; FIG.
Fig. 12 eine mögliche Implementierung einer Vollbrückenschaltung mit geschalteten Kapazitäten; Fig. 12 shows a possible implementation of a switched full-bridge circuit;
Fig. 13 ein Signaldiagramm zur Darstellung einer beispielhaften asymmetrischen Pulsform; FIG. 13 is a signal diagram illustrating an exemplary asymmetric pulse shape; FIG.
Fig. 14 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausfüh- rungsbeispiels einer innerhalb der Pulsgenera¬ toreinrichtung des Magnetstimulators eingesetzten LadeSchaltung; 14 is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of a set up within the Pulsgenera ¬ gate means of the magnetic stimulator charging circuit.
Fig. 15 eine Ladekurve zur Erläuterung der Funktionsweise des in Fig. 17 innerhalb der Ladeschaltung eingesetzten Energiezwischenkreises; FIG. 15 shows a charging curve for explaining the mode of operation of the energy intermediate circuit used in FIG. 17 within the charging circuit; FIG.
Fig. 16 ein Signaldiagramm zur Darstellung des Spannungsverlaufs an einem Pulskondensator sowie zur Ansteu- erung von Ladeschaltern der in Fig. 14 dargestellten innerhalb der Ladeschaltung vorgesehenen Laderegelung; Fig. 17 ein Blockschaltbild einer innerhalb der Pulsgenera¬ toreinrichtung des erfindungsgemäßen Magnetstimula- tors eingesetzten getakteten Ladeschaltung; Fig. 18 ein Stromverlauf zur Erläuterung der Funktionsweise einer besonderen Ausführungsform der in Fig. 17 dargestellten getakteten Ladeschaltung; FIG. 16 shows a signal diagram for illustrating the voltage curve on a pulse capacitor and for controlling charging switches of the charging control provided within the charging circuit shown in FIG. 14; FIG. FIG. 17 is a block diagram of a pulsed charging circuit used within the Pulsgenera ¬ gate device of the present invention Magnetstimula- tors; FIG. 18 is a current waveform for explaining the operation of a particular embodiment of the clocked charging circuit shown in FIG. 17; FIG.
Fig. 19 ein Schaltbild zur Darstellung einer Ausführungs- form einer Power Form Correction-Schaltung als Aufwärtswandler ; 19 is a circuit diagram showing an embodiment of a power form correction circuit as a step-up converter;
Fig. 20 ein Schaltbild zur Darstellung einer Ausführungsva¬ riante des in der getakteten Ladeschaltung einge- setzten Ladereglers, Fig. 20 is a circuit diagram showing a Ausführungsva ¬ riante of einge- in the clocked charging circuit translated charge controller,
Fig. 21 ein Diagramm zur Darstellung eines Ladestroms eines Fig. 21 is a diagram showing a charging current of a
Pulskondensators, der in Fig. 20 dargestellten Aus¬ führungsvariante des Ladereglers; Pulse capacitor shown in Fig from ¬ design variant 20 of the charge controller.
Fig. 22 ein Schaltbild zur Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Ladereglers, der in der getak¬ teten Ladeschaltung gemäß Fig. 17 eingesetzt werden kann ; FIG. 22 is a diagram illustrating 17 can be inserted a further embodiment of the charge controller, in the getak ¬ ended charging circuit shown in FIG.
Fig. 23 ein Diagramm zur Darstellung des Stromflusses, bei der in Fig. 22 dargestellten Variante eines Ladereglers; Fig. 24 ein Schaltdiagramm zur Darstellung einer weiteren FIG. 23 shows a diagram for illustrating the current flow, in the variant of a charge controller illustrated in FIG. 22; FIG. Fig. 24 is a circuit diagram showing another one
Ausführungsvariante eines Ladereglers, wie er in der getakteten Ladeschaltung gemäß Fig. 17 eingesetzt werden kann; ein Diagramm zur Darstellung eines Arbeitsablaufes zur Konfiguration von Pulsformen einer bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator eingesetzten komplexen Pulssequenz; Embodiment variant of a charge controller, as it can be used in the clocked charging circuit of FIG. 17; a diagram illustrating a workflow for the configuration of pulse shapes of a complex pulse sequence used in the magnetic stimulator according to the invention;
Diagramme zur Darstellung realisierbarer Pulsvarianten, die in einer komplexen Pulssequenz des erfindungsgemäßen Magnetstimulators enthalten sein können ; ein Diagramm zur Darstellung eines Pulspaketes innerhalb einer komplexen Pulssequenz, wobei das Pul spaket aus einer vorgegebenen Anzahl von Pulsen be steht ; ein Signaldiagramm zur Darstellung mehrerer Pulspa kete, die jeweils aus Einzelpulsen zusammengesetzt sind; ein Signaldiagramm zur Darstellung einer Einfachwelle, wie sie innerhalb einer komplexen Pulsse¬ quenz des Magnetstimulators enthalten sein kann; ein Signaldiagramm zur Darstellung einer Doppelwel le, wie sie innerhalb einer komplexen Pulssequenz des erfindungsgemäßen Magnetstimulators enthalten sein kann; ein Diagramm zur Darstellung einer vollständigen komplexen Pulssequenz mit mehreren Pulszügen, die jeweils aus Pulspaketen bestehen, die ihrerseits aus konfigurierbaren Pulsen zusammengesetzt sind, wie es durch den erfindungsgemäßen Magnetstimulator an eine Stimulationsspule abgegeben werden kann; Diagrams for illustrating realizable pulse variants, which may be contained in a complex pulse sequence of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram illustrating a pulse packet within a complex pulse sequence, wherein the pulse packet from a predetermined number of pulses be available; a signal diagram for representing a plurality of Pulspa kete, each composed of individual pulses; a signal diagram for representing a single wave, as it may be contained within a complex pulse ¬ frequency of the magnetic stimulator; a signal diagram for representing a Doppelwel le, as may be contained within a complex pulse sequence of the magnetic stimulator according to the invention; a diagram illustrating a complete complex pulse sequence with multiple pulse trains, each consisting of pulse packets, which in turn are composed of configurable pulses, how it can be delivered by the magnetic stimulator according to the invention to a stimulation coil;
Fig. 34 ein Signaldiagramm zur Darstellung einer komplexen Fig. 34 is a signal diagram illustrating a complex
Pulssequenz mit einem darin enthaltenen Evaluationspuls zur Erläuterung einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetstimulators ;  Pulse sequence with an evaluation pulse contained therein for explaining an embodiment variant of the magnetic stimulator according to the invention;
Fig. 35 ein Diagramm zur Erläuterung des Bedienungsablaufs einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungs¬ gemäßen Magnetstimulators ; 35 shows a diagram for explaining the operating sequence of a possible embodiment variant of the inventive magnetic stimulator;
Fig. 36 ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsvariante des in dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator eingesetzten Nutzer-Editors mit einem Stimulusdes¬ igner ; Figure 36 is a diagram for explaining a variant of the magnetic stimulator used in the inventive user editor with a Stimulusdes ¬ igner.
Fig. 37 eine Darstellung des bei dem Nutzer-Editor verwendeten Pulspaketassistenten; Fig. 37 is an illustration of the pulse packet assistant used in the user editor;
Fig. 38 ein Diagramm zur Darstellung eines bei dem Nutzer- Editor eingesetzten Pulszugassistenten; FIG. 38 is a diagram showing a pulse train assistant used in the user editor; FIG.
Fig. 39 ein Diagramm zur Darstellung eines bei dem Nutzer- Editor eingesetzten Stimulusdesigners; Fig. 39 is a diagram illustrating a stimulus designer employed by the user editor;
Fig. 40A, Diagramme zur Darstellung eines bei dem Nutzer- 40B Editor eingesetzten Pulspaket- und Pulszugassistenten; Fig. 40A is a diagram showing a pulse packet and pulse train assistant used in the user 40B editor;
Fig. 41 ein Diagramm zur Darstellung einer bei einer möglichen Ausführungsvariante eingesetzten Pulsselektors; Fig. 42 ein Beispiel eines mithilfe eines Nutzer-Editors zusammengesetzten Pulses; Fig. 43 ein Diagramm zur Darstellung eines normierten Muskelpotenzials wie es durch den erfindungsgemäßen Magnetstimulator im Vergleich zu einem herkömmlichen Magnetstimulator hervorgerufen werden kann; Fig. 44 ein Diagramm zur Darstellung eines normierten Muskelpotenzials wie es durch den erfindungsgemäßen Magnetstimulator für unterschiedliche Stromfluss¬ richtungen hervorgerufen werden kann; Fig. 45 ein weiteres Diagramm zur Darstellung eines normierten Muskelpotenzials, wie es durch den erfin¬ dungsgemäßen Magnetstimulator bei Verwendung einer doppelten Sinuswelle hervorgerufen werden kann; FIG. 41 is a diagram illustrating a pulse selector used in a possible embodiment; FIG. Fig. 42 shows an example of a pulse composed by a user editor; Fig. 43 is a graph showing a normalized muscle potential as may be caused by the magnetic stimulator of the present invention as compared with a conventional magnetic stimulator; A diagram illustrating a normalized muscle potential such as may be caused by the novel magnetic stimulator for different current flow directions ¬ Fig. 44; Figure 45 is another diagram of a normalized muscle potential, such as may be caused by the magnetic stimulator OF INVENTION ¬ to the invention when using a double sine wave.
Diagramme zur Darstellung einer motorischen Schwel le in Abhängigkeit einer bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator eingesetzten Stromflussrichtung. Diagrams for illustrating a motor Schwel le as a function of a current flow direction used in the magnetic stimulator according to the invention.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetstimulators 1 zur Stimulation eines Gewebes durch einFig. 2 shows an embodiment of a magnetic stimulator 1 according to the invention for stimulating a tissue by a
Magnetfeld. Bei dem Gewebe kann es sich beispielsweise um or¬ ganisches Gewebe eines Patienten P handeln, insbesondere Ge¬ hirngewebe. Der Magnetstimulator 1 weist bei der dargestell¬ ten Ausführungsform eine Pulsgeneratoreinrichtung 2 und eine programmierbare Steuerung 3 auf. Die Pulsgeneratoreinrichtung 2 enthält mindestens einen Pulskondensator, der durch eine Ladeschaltung zur Erzeugung einer aus Pulsen bestehenden Pulssequenz mit einer einstellbaren Repetierrate aufladbar ist. Bei der Steuereinrichtung 3 handelt es sich um eine programmierbare Steuereinrichtung, die die Pulsgeneratoreinrichtung Z zur Generierung einer komplexen Pulssequenz PS einstellt bzw. ansteuert. Diese komplexe Pulssequenz kann indi- viduell konfigurierbare Pulse aufweisen. Die durch die Puls¬ generatoreinrichtung 2 generierte komplexe Pulssequenz PS wird an eine Behandlungsspule bzw. Stimulationsspule 4 über eine Leitung 5 abgegeben. Die Leitung 5 kann eine Hochspan- nungs- bzw. Hochstrom führende Leitung sein. Die Behandlungs- bzw. Stimulationsspule 4 befindet sich in der Nähe des zu stimulierenden Gewebes, beispielsweise des Gehirngewebes ei¬ nes Patienten P, wie in Fig. 2 angedeutet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die programmierbare Steuereinrichtung 3 des Magnetstimulators 1 über eine Magnetic field. The fabric can be, or ¬ ganisches tissue of a patient P, for example, in particular Ge ¬ brain tissue. The magnetic stimulator 1 has in the dargestell ¬ th embodiment, a pulse generator 2 and a programmable controller 3. The pulse generator device 2 contains at least one pulse capacitor, which can be charged by a charging circuit for generating a pulsed pulse sequence with an adjustable repeating rate is. The control device 3 is a programmable control device which adjusts or controls the pulse generator device Z to generate a complex pulse sequence PS. This complex pulse sequence can have individually configurable pulses. The generated by the pulse generator means ¬ 2 complex pulse sequence PS is delivered to a treatment coil or stimulation coil 4 via a line. 5 The line 5 may be a high-voltage or high-current line. The treatment or stimulation coil 4 is located in the vicinity of the tissue to be stimulated, for example the brain tissue ei ¬ nes patient P, as indicated in Fig. 2. In the embodiment shown in Fig. 2, the programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 via a
Schnittstelle 6 mit einem Rechner 7 verbunden. Interface 6 connected to a computer 7.
In dem Rechner 7 ist vorzugsweise ein Nutzer-Editor zur Konfiguration einer komplexen Pulssequenz vorgesehen. Bei dem Rechner 7 kann es sich um einen PC, einen Tablet Computer o- der einen Laptop Computer handeln, dessen Nutzer-Editor zur Erzeugung bzw. Konfiguration der komplexen Pulssequenz PS eingesetzt werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsvariante kann der Nutzer-Editor über eine grafische Nutzeroberfläche GUI einem Nutzer angezeigt, der beispielsweise den Pa- tienten P behandelt. Bei einer möglichen Ausführungsvariante weist der Nutzereditor einen Stimulusdesigner zur Konfiguration einer Pulsform einzelner Pulse auf. Darüber hinaus kann der eingesetzte Nutzer-Editor einen Pulspaketassistenten zur Konfiguration von mindestens einem aus Pulsen bestehenden Pulspaket umfassen. Weiterhin kann der Nutzer-Editor auch einen Pulszugassistenten zur Konfigurierung mindestens eines aus Pulspaketen bestehenden Pulszuges aufweisen. Auf diese Weise ist es einem Nutzer möglich, eine auf die individuellen Bedürfnisse des Patienten P abgestimmte komplexe Pulssequenz PS zu konfigurieren bzw. zu programmieren. Dabei besteht die komplexe Pulssequenz PS aus Pulszügen PZ, die jeweils Pulspa¬ kete PP umfassen, welche ihrerseits aus einer Folge von Pul- sen bestehen. Die Pulsform der Pulse bzw. Einzelimpulse sind vorzugsweise hinsichtlich ihrer Pulsform und/oder Polarität individuell mithilfe des Nutzer-Editors konfigurierbar. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die mittels des Nutzer- Editors konfigurierte Pulssequenz PS über die Schnittstelle 6 an die programmierbare Steuereinrichtung 3 des Magnetstimula- tors 1 übertragen und kann in einer Speichereinheit 8 des Magnetstimulators 1 abgespeichert werden. Bei dem Speicher 8 kann es sich beispielsweise um einen EEPROM-Speicher handeln. Die Schnittstelle 6 eignet sich zur Übertragung komplexer Pulsmuster. Beispielsweise kann es sich bei der Schnittstelle 6 um eine USB- oder Ethernet-Schnittstelle handeln. A user editor for configuring a complex pulse sequence is preferably provided in the computer 7. The computer 7 can be a PC, a tablet computer or a laptop computer, whose user editor can be used to generate or configure the complex pulse sequence PS. In one possible embodiment variant, the user editor can be displayed via a graphical user interface GUI to a user who, for example, treats the patient P. In one possible embodiment, the user editor has a stimulus designer for configuring a pulse shape of individual pulses. In addition, the user editor employed may include a pulse packet assistant for configuring at least one pulse burst pulse packet. Furthermore, the user editor can also have a pulse train assistant for configuring at least one pulse train consisting of pulse packets. In this way it is possible for a user, one on the individual Needs of the patient P tuned complex pulse sequence PS to configure or program. There is the complex pulse sequence PS of pulse trains PZ, each comprising Pulspa ¬ kete PP, which in turn consist of a sequence of powder-sen. The pulse shape of the pulses or individual pulses are preferably individually configurable in terms of their pulse shape and / or polarity using the user editor. In one possible embodiment, the pulse sequence PS configured by means of the user editor is transmitted via the interface 6 to the programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 and can be stored in a memory unit 8 of the magnetic stimulator 1. The memory 8 may be, for example, an EEPROM memory. The interface 6 is suitable for transmitting complex pulse patterns. For example, the interface 6 may be a USB or Ethernet interface.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die programmierbare Steuerung 3 des Magnetstimulators 1 über einen separaten Schaltkreis 9 an eine Ableitelektrode 10 ange¬ schlossen. Die Ableitelektrode 10 ist beispielsweise eine Klebeelektrode zur Ableitung eines EMG-Signals. Die Ableit¬ elektrode 10 ist über eine Leitung 11 mit dem Schaltkreis 9 verbunden, der zur Verstärkung, Digitalisierung und Aufzeich- nung von Muskelsignalen vorgesehen ist. Der Schaltkreis 9 kann einerseits über eine Leitung 12 ein Triggersignal und andererseits über eine Leitung 13 ein Messsignal an die pro¬ grammierbare Steuereinrichtung 3 des Magnetstimulators 1 ab¬ geben. Durch das Triggersignal kann der Magnetstimulator 1 einem Aufzeichnungsgerät die Pulsabgabe melden. Die Übertra¬ gung des Triggersignals über die Leitung 12 kann auch bidi¬ rektional erfolgen. Über die Leitung 13 kann ein gemessenes Signal an den Magnetstimulator 1 rückgeführt werden, um bei- spielsweise Stimulationsparameter des an den Patienten P abgegebenen Stimulationssignals anzupassen. Diese Stimulations¬ parameter umfassen beispielsweise die Intensität oder Fre¬ quenz des Signals. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird der Signalweg 13 deaktiviert. In diesem Falle wird der Signalweg 13 nicht verwendet, da ein sich selbst regelndes, schnelles Stimulationssystem in gewissen Fällen ein medizinisches Risiko darstellt, beispielsweise einen epileptischen Anfall bei dem Patienten P hervorrufen kann. In anderen Fäl- len wird der Rückführsignalweg bzw. Rückführsignalkanal akti¬ viert, um die Rückkopplung für eine automatisierte Bestimmung von Parametern zu verwenden, insbesondere einer motorischen Schwelle. Dabei werden beispielsweise zur Bestimmung der mo¬ torischen Schwelle etwa alle 10 Sekunden ein Stimulationspuls mit bestimmter Intensität an den Patienten P abgegeben und die Muskelantwort ausgewertet. Mithilfe eines Maximum Like- lihood-Verfahrens kann die Intensität so lange variiert wer¬ den, bis ein bestimmter Anteil der gemessenen Muskelantworten in einem bestimmten Spannungsbereich liegen (z.B. 15 von 20 Pulsen erzeugen Muskelantwortpotenziale von > 50 μν bei einer Intensität von 65 % des maximalen Stimulatoroutputs ) . Diese Intensität bildet dann die motorische Schwelle des jeweiligen Patienten P. Bei dieser Ausführungsvariante kann die Bestimmung der motorischen Schwelle automatisiert ausgeführt wer- den, wodurch sich der Bedienkomfort für den Nutzer erhöht und gleichzeitig die Bestimmung der motorischen Schwelle des Pa¬ tienten P schneller erfolgen kann. In the illustrated in Fig. 2, the programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 via a separate circuit 9 is attached to a lead electrode 10 ¬ closed. The Ableitelektrode 10 is for example an adhesive electrode for deriving an EMG signal. The Ableit ¬ electrode 10 is connected via a line 11 to the circuit 9, which is provided for amplifying, digitizing and recording of muscle signals. The circuit 9 can on the one hand via a line 12, a trigger signal and on the other hand via a line 13, a measurement signal to the pro ¬ programmable controller 3 of the magnetic stimulator 1 from ¬ . By means of the trigger signal, the magnetic stimulator 1 can signal the pulse delivery to a recording device. To the delegation ¬ supply the trigger signal via the line 12 can also be bidi ¬ directionally. Via the line 13, a measured signal can be fed back to the magnetic stimulator 1 in order to For example, adjust stimulation parameters of the delivered to the patient P stimulation signal. This stimulation ¬ parameters include for example the intensity or Fre acid sequence of the signal. In one possible embodiment, the signal path 13 is deactivated. In this case, the signal path 13 is not used because a self-regulating, fast pacing system in certain cases poses a medical risk, such as an epileptic seizure in which patient P may cause. In other Fäl- len of Rückführsignalweg or feedback signal channel acti is fourth ¬ to use the feedback for automated determination of parameters, in particular a motor threshold. For example, to determine the motor threshold approximately every 10 seconds, a stimulation pulse with a certain intensity is delivered to the patient P and the muscle response is evaluated. By using a maximum Like-lihood method, the intensity as long varies ¬ to until a certain fraction of the measured muscle responses within a certain voltage range (for example, 15 generate 20 pulses muscle response potential of> 50 μν at an intensity of 65% of the maximum Stimulator outputs). This intensity is then the motor threshold of the patient P. In this variant, the determination of the motor threshold can automatically executed advertising to, whereby the user convenience is increased for the user and at the same time, the determination of the motor threshold of Pa ¬ tienten P faster can ,
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung schaltungs- technischer Details innerhalb des erfindungsgemäßen Magnet- stimulators 1. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs¬ beispiel enthält die Pulsgeneratoreinrichtung 2 eine La¬ deschaltung 2a, einen Schwingkreis 2b mit Pulsschalter, der mit der Stimulations- bzw. Behandlungselektrode 4 verbunden ist, sowie eine ebenfalls mit der Stimulations- bzw. Behand¬ lungselektrode 4 verbundene Spulenüberwachungsschaltung 2c. Die programmierbare Steuerung 3 und die verschiedenen Einhei- ten bzw. Baugruppen der Pulsgeneratoreinrichtung 2 können geräteinterne Steuersignale, beispielsweise über einen internen CAN-Bus austauschen. Die Pulsgeneratoreinrichtung 2 enthält eine Ladeschaltung 2a, die zum Nachladen des Pulskondensators mit einstellbarer Repetierrate vorgesehen ist. Der Pulskon- densator CPULS vorzugsweise Teil eines Schwingkreises, in dem sich auch die Stimulations- bzw. Behandlungsspule 4 befindet. Die Ladeschaltung 2a ist vorzugsweise über einen Netzan- schluss an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen. Die programmierbare Steuereinrichtung 3 kann mehrere Interfaces bzw. Schnittstellen enthalten, insbesondere eine Schnittstelle 6 zum Anschluss an den Rechner 7 und einen Triggerein- bzw -ausgang 12 zum Anschluss an die Signalverarbeitungsschaltung 9 sowie eine Schnittstelle 13 zum Erhalt eines Rückführsig¬ nals von der Ableitelektrode 10. Die in Fig. 3 dargestellte programmierbare Steuerung 3, dient im Wesentlichen zur Ab¬ laufsteuerung der komplexen Pulsprotokolle und zur Überwachung kritischer Parameter des Magnetstimulators 1 sowie zur Kommunikation mit dem Anwender bzw. Nutzer. Bei einer möglichen Ausführungsvariante verfügt die programmierbare Steue- rung 3 über eine eigene grafischer Benutzeroberfläche GUI, sodass die Programmierung der komplexen Pulssequenz PS ohne Anschluss eines externen Rechners 7 möglich ist. Fig. 3 shows a block diagram illustrating circuitry of technical details within the inventive magnetic stimulators 1. In the in Fig. 3 shown execution ¬ for the pulse generating means 2 includes a La ¬ deschaltung 2a, a resonant circuit 2b with pulse switch is connected to the stimulation electrode 4 or treatment, and 2c, a coil supervision circuit also connected to the stimulation electrode or treatmen ¬ lung. 4 The programmable controller 3 and the various units or assemblies of the pulse generator device 2 can exchange device-internal control signals, for example via an internal CAN bus. The pulse generator device 2 includes a charging circuit 2a, which is provided for reloading the pulse capacitor with adjustable repeating rate. The pulse capacitor C PULS preferably forms part of a resonant circuit in which the stimulation or treatment coil 4 is also located. The charging circuit 2a is preferably connected via a network connection to a power supply network. The programmable controller 3 may include a plurality of interfaces or interfaces, in particular an interface 6 for connection to the computer 7 and a trigger input or output 12 for connection to the signal processing circuit 9 and an interface 13 for receiving a Rückführsig ¬ nals of the Ableitelektrode 10th ., shown in Fig. 3 programmable controller 3, serves essentially for From ¬ sequence control of the complex pulsing protocols and for monitoring critical parameters of the magnetic stimulator 1 as well as for communication with the user or users. In one possible embodiment, the programmable controller 3 has its own graphical user interface GUI, so that the programming of the complex pulse sequence PS without connection of an external computer 7 is possible.
Bei einer möglichen Ausführungsvariante veranlasst die pro- grammierbare Steuereinrichtung 3 die Pulsgeneratoreinrichtung 2 zur Abgabe der Pulssequenz PS an die Stimulationsspule 4, erst nachdem eine Systemprüfung von Parametern des Magnetsti- mulators 1 erfolgreich abgeschlossen ist. Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsvariante einer von der programmierbaren Steuereinrichtung 3 durchgeführten Systemprüfung. Dabei werden bei der Systemprüfung bei einer möglichen Ausführungsvariante verschiedene Parameter ab- gefragt, welche die Spulenüberwachung, den Schwingkreis, die Ladeschaltung und/oder eine Anwenderkommunikation betreffen. Beispielsweise kann hinsichtlich der Spulenüberwachung zunächst überprüft werden, ob eine Behandlungs- bzw. Stimulati¬ onsspule 4 an dem Magnetstimulator 1 angeschlossen bzw. ange- steckt wurde. Weiterhin wird überwacht, wie hoch die Spulen¬ temperatur der Stimulationsspule 4 ist. Weiterhin kann geprüft werden, ob alle Baugruppen auf Befehle der programmierbaren Steuereinrichtung 3 antworten bzw. reagieren. Die in Fig. 3 dargestellte Spulenüberwachungsschaltung 2c der Puls- generatoreinrichtung 2 kann bei einer möglichen Ausführungsvariante überwachen, ob eine Stimulationsspule 4 tatsächlich an den Magnetstimulator 1 angeschlossen ist. Bei einer möglichen Ausführungsform kann die Detektion, ob eine Stimulationsspule 4 vorhanden ist oder nicht, mittels eines in einem Spulenstecker verbauten Kurzschlussbügels, Codierwiderstandes oder durch RFID Tags oder durch eine Impedanzmessung an der Stimulationsspule 4 erfolgen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante verfügt die Spulenüberwachungsschaltung 2c zusätzlich über Sensoren zur Überwachung von Betriebspara- metern der Stimulationsspule 4. Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Spulenüberwachungsschaltung 2c Temperatursensoren zur Überwachung einer Betriebstemperatur T der Behandlungsspule bzw. Stimulationsspule 4 auf. Dabei wird insbesondere geprüft, ob die Oberflächentemperatur der Stimu- lationsspule 4, mit der der Patient P in Berührung kommt, ei¬ ne Temperatur von beispielsweise 40 °C überschreitet. Die Spulenüberwachungsschaltung 2c wertet die von den Temperatursensoren gelieferten Temperaturwerte aus. Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Spulenüberwachungsschaltung 2c zwei Temperatursensoren auf und vergleicht deren beiden Werte miteinander. Unterscheiden sich die beiden gemessenen Temperaturen maßgeblich voneinander und liegt die Temperatur z.B. über 40 °C, wird durch die programmierbare Steuerung 3 eine weite¬ re Pulsabgabe durch Pulsgeneratoreinrichtung 2 gesperrt bzw. deaktiviert und ggf. ein Fehler über eine Benutzeroberfläche an den Nutzer gemeldet. Weiterhin kann die programmierbare Steuereinrichtung 3 die Abgabe von Pulsen sperren bzw. deak- tivieren, wenn keine Stimulationsspule 4 an den Magnetstimu- lator 1 angeschlossen bzw. darin eingesteckt ist. Hierdurch kann beispielsweise die ungewollte Bildung eines Lichtbogens verhindert werden. Bei einer möglichen Ausführungsvariante kann die Überwachung der Sensoren, insbesondere der Tempera- tursensoren, durch mindestens einen Mikroprozessor erfolgen. Dabei kann der Mikroprozessor in einer Ausführungsvariante redundant mit gegenseitiger Überprüfung aufgebaut sein. Alternativ kann ein redundanter Überwachungskanal durch diskrete Hardware implementiert sein. In one possible embodiment variant, the programmable control device 3 causes the pulse generator device 2 to deliver the pulse sequence PS to the stimulation coil 4 only after a system check of parameters of the magnetic stimulator 1 has been successfully completed. Fig. 4 shows a Flowchart illustrating a variant of a performed by the programmable controller 3 system test. In the case of a possible embodiment variant, various parameters are queried during the system test, which concern the coil monitoring, the resonant circuit, the charging circuit and / or a user communication. For example, can be checked whether a treatment or Stimulati ¬ onsspule 4 is connected to the magnetic stimulator 1 and inserted reasonable was tested for the first coil supervision. Furthermore, it is monitored how high the coil temperature ¬ the stimulation coil 4. Furthermore, it can be checked whether all modules respond to commands of the programmable controller 3 or respond. The coil monitoring circuit 2c of the pulse generator device 2 shown in FIG. 3 can, in one possible embodiment variant, monitor whether a stimulation coil 4 is actually connected to the magnetic stimulator 1. In one possible embodiment, the detection as to whether a stimulation coil 4 is present or not can take place by means of a shorting bar installed in a coil plug, coding resistor or by RFID tags or by an impedance measurement on the stimulation coil 4. In a further possible embodiment variant, the coil monitoring circuit 2c additionally has sensors for monitoring operating parameters of the stimulation coil 4. In one possible embodiment, the coil monitoring circuit 2c has temperature sensors for monitoring an operating temperature T of the treatment coil or stimulation coil 4. In this case, in particular checked whether the surface temperature of the stimulants lationsspule 4, with which the patient P comes in contact, egg ¬ ne temperature, for example 40 ° C exceeds. The coil monitoring circuit 2c evaluates the temperature values supplied by the temperature sensors. In one possible Embodiment, the coil monitoring circuit 2c two temperature sensors and compares their two values with each other. The two measured temperatures differ significantly from each other and the temperature, for example above 40 ° C, a wide ¬ re pulse discharge is blocked off by pulse generating means 2, respectively, and, if necessary, an error is reported via a user interface to the user by the programmable controller. 3 Furthermore, the programmable control device 3 can block or deactivate the delivery of pulses if no stimulation coil 4 is connected to the magnetic stimulator 1 or inserted therein. As a result, for example, the unwanted formation of an arc can be prevented. In a possible embodiment variant, the monitoring of the sensors, in particular of the temperature sensors, can be performed by at least one microprocessor. In this case, the microprocessor can be constructed in a variant redundant with mutual verification. Alternatively, a redundant supervisory channel may be implemented by discrete hardware.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Systemprüfung können ferner Parameter hinsichtlich des Schwingkreises mit Pulsschalter überprüft werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, wie hoch die Betriebstemperatur an einem darin vorgesehenen Leis- tungsschalter ist. Weiterhin kann überprüft werden, ob die betroffenen Baugruppen auf Befehle der programmierbaren Steuereinrichtung 3 reagieren. Darüber hinaus kann beispielsweise überprüft werden, ob alle notwendigen Hilfsspannungen vorhanden sind. In the system test shown in FIG. 4, further parameters with respect to the resonant circuit with pulse switch can be checked. For example, it can be determined how high the operating temperature is at a circuit breaker provided therein. Furthermore, it can be checked whether the assemblies affected respond to commands of the programmable controller 3. In addition, it can be checked, for example, whether all necessary auxiliary voltages are present.
Weiterhin kann die Systemprüfung Parameter der Ladeschaltung 2a überprüfen. Beispielsweise wird geprüft, ob es Spannungs¬ asymmetrien an einem Zwischenkreis der Ladeschaltung 2a gibt. Weiterhin können Spannungsasymmetrien an dem Pulskondensator CPULS überprüft werden. Weiterhin kann geprüft werden, ob alle Spannungen, beispielsweise an dem Zwischenkreis oder Pulskondensator, in einem zulässigen Spannungsbereich liegen. Wei- terhin wird beispielsweise überprüft, ob die Temperatur an einem Laderegler der Ladeschaltung 2a in einem gültigen Bereich liegt. Furthermore, the system test can check parameters of the charging circuit 2a. For example, it is checked whether there are voltage ¬ asymmetries on an intermediate circuit of the charging circuit 2a. Furthermore, voltage asymmetries on the pulse capacitor C PULS can be checked. Furthermore, it can be checked whether all voltages, for example on the DC link or pulse capacitor, are within a permissible voltage range. Furthermore, it is checked, for example, whether the temperature at a charge controller of the charging circuit 2a is within a valid range.
Weiterhin kann die in Fig. 4 gezeigte Systemprüfung Parameter der Anwenderkommunikation überprüfen. Beispielsweise wird überprüft, ob ein Anwender ein gültiges Pulsmuster bzw. eine gültige komplexe Pulssequenz PS wählt bzw. übertragen hat. Weiterhin kann überprüft werden, ob der Nutzer bzw. Anwender die aktuelle Abgabe der Pulssequenz PS abbrechen möchte oder nicht. Falls einer oder mehrere der überprüften Pulsparameter ergibt, dass ein kritischer Zustand vorliegt, oder der Nutzer die Pulsabgabe unterbrechen möchte, wird die Pulsabgabe durch die Pulsgeneratoreinrichtung 2 durch die programmierbare Steuereinrichtung 3 automatisch verhindert bzw. gesperrt. Furthermore, the system check shown in FIG. 4 can check parameters of the user communication. For example, it is checked whether a user has selected or transmitted a valid pulse pattern or a valid complex pulse sequence PS. Furthermore, it can be checked whether the user or user wants to cancel the current delivery of the pulse sequence PS or not. If one or more of the checked pulse parameters indicates that a critical condition exists, or the user wishes to interrupt the pulse delivery, the pulse output by the pulse generator device 2 is automatically prevented or blocked by the programmable control device 3.
Bei einer möglichen Ausführungsform der programmierbaren Steuerung 3 weist diese einen oder mehrere Mikroprozessoren auf. Diese Mikroprozessoren können an die anderen Baugruppen des Systems über einen echt zeitfähigen fehlertoleranten bzw. fehlererkennenden Bus, vorzugsweise einen CAN-Bus, ange¬ schlossen sein und darüber mit den Baugruppen kommunizieren. In one possible embodiment of the programmable controller 3, this has one or more microprocessors. These microprocessors can to the other modules of the system on a real-time fault-tolerant and fault detecting bus, preferably a CAN bus, being included be ¬ and about communicate with the modules.
Bei einer möglichen Ausführungsform wird die Schnittstelle zu dem Nutzer bzw. Anwender durch eine standardisierte Schnitt- stelle mittels bestimmter standardisierter Datenübertragungs¬ protokolle gebildet, vorzugsweise USB oder Ethernet. Über diese Schnittstelle kann die programmierbare Steuereinrich¬ tung 3 des Magnetstimulators 1 an einen Rechner 7, beispiels- weise einen PC, Laptop oder Tablet-Rechner , oder an ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Smartphone oder dergleichen, angeschlossen werden. Weiterhin kann die programmierbare Steuereinrichtung 3 über entsprechende Schnittstellen an Mess- und Austauschmessgeräte angeschlossen werden und über einen Triggereingang sowie einen Triggerausgang verfügen. Bei einer möglichen Ausführungsvariante ist die programmierbare Steuereinrichtung 3 an Anzeigeelemente bzw. Anzeigegeräte des Magnetstimulators 1 angeschlossen. In one possible embodiment, the interface is formed into the user or user through a standardized interface by means of certain standardized data transmission protocols ¬, preferably USB or Ethernet. The programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 can be connected to a computer 7, for example via this interface. as a PC, laptop or tablet computer, or to a mobile device, in particular a smartphone or the like, are connected. Furthermore, the programmable controller 3 can be connected via corresponding interfaces to measuring and exchange measuring devices and have a trigger input and a trigger output. In a possible embodiment variant, the programmable control device 3 is connected to display elements or display devices of the magnetic stimulator 1.
Die Pulsgeneratoreinrichtung 2 des Magnetstimulators 1 weist wie in Fig. 3 dargestellt einen Schwingkreis mit Pulsschalter 2c auf. Hier gibt es verschiedene Ausführungsvarianten. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird der Schwingkreis mit Pulsschalter 2c mit einem einzigen Leistungsschalter implementiert. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wird der Schwingkreis mit Pulsschalter 2c aus einer Vollbrücke aufgebaut. Bei einer weiteren Ausführungsvariante besteht der Schwingkreis mit Pulsschalter 2c aus einer Vollbrücke mit ge- schalteten Pulskapazitäten. As shown in FIG. 3, the pulse generator device 2 of the magnetic stimulator 1 has a resonant circuit with a pulse switch 2c. Here are different variants. In a possible embodiment, the resonant circuit is implemented with pulse switch 2c with a single circuit breaker. In a further possible embodiment, the resonant circuit with pulse switch 2c is constructed from a full bridge. In a further embodiment, the resonant circuit with pulse switch 2c consists of a full bridge with switched pulse capacities.
Die erste Ausführungsvariante des Schwingkreises mit Puls¬ schalter 2c mit einem Leistungsschalter erlaubt ausschließlich die Abgabe von biphasischen (sinusoiden) Pulsfor- men/Stimuli. Demgegenüber benötigt die Ausführungsvariante, bei der der Schwingkreis mit Pulsschalter als Vollbrücke auf¬ gebaut ist, mindestens vier Leistungsschalter aber bietet da¬ für den Vorteil einer weitgehend freien Gestaltung der jeweiligen Pulsform. Mit dieser Ausführungsvariante kann die kom- plexe Pulssequenz vollständig durch den Nutzer parametriert werden . Der Schwingkreis mit Pulsschalter 2c weist mindestens einen Leistungsschalter auf, welcher an eine durch die programmierbare Steuereinrichtung 3 steuerbare Treiberschaltung angeschlossen ist. Bei einer möglichen Ausführungsvariante weist diese Treiberschaltung bzw. Ansteuerschaltung für die Leistungsschalter eine maximale Schaltfrequenz auf. Für den Leistungsschalter wird vorzugsweise ein IGBT-Leistungsschalter eingesetzt. Die maximale Schaltfrequenz der Ansteuer- bzw. Treiberschaltung beträgt bei einer möglichen Ausführungsvari- ante 100 kHz. Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer mögli¬ chen Ausführungsform einer steuerbaren Treiberschaltung TS, die für einen Leistungsschalter SW aufgebaut ist. Bei dem Leistungsschalter handelt es sich vorzugsweise um einen IGBT- Leistungsschalter. Dieser IGBT-Leistungsschalter befindet sich bei dem Schwingkreis 4 zwischen dem Pulskondensator CPLUS und der Stimulationsspule 4, wie in Fig. 5 dargestellt. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante enthält die Treiberschaltung TS einen Mikroprozessor MP, der über einen CAN-Bus mit der programmierbaren Steuerung 3 verbunden ist. Die in Fig. 5 dargestellte Treiberschaltung TS verfügt über eine Stromnulldurchgangsdetektion für die Detektion einer Induktivität L der Behandlungs- bzw. Stimulationsspule 4. Mit der Stromnulldurchgangserkennung kann das Schaltverhalten des Treibers auf die Induktivität L der Stimulationsspule 4 ange- passt werden, wie in Fig. 6A-6E dargestellt. Die Fig. 6B - 6E zeigen beispielhaft die zeitliche Lage des Stromnulldurch¬ gangs bei verschiedenen Induktivitäten L und insbesondere im Kurzschlussfall, d.h. bei Windungsschluss mit vorhandener RestInduktivität . Fig. 6A zeigt den an die Ladeschaltung 2a angeschlossenen Schwingkreis und den darin enthaltenen Leistungsschalter SW. Fig. 6B zeigt den Stromnulldurchgang bei passender Induktivität. Fig. 6C zeigt den Verlauf bei einer zu großen Induktivität der Stimulationsspule 4 und Fig. 6D zeigt den Fall bei einer zu kleinen Induktivität der Stimula¬ tionsspule 4. Fig. 6E zeigt schließlich den Kurzschlussfall. Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt die Stromnull- durchgangserkennung in der Treiberschaltung TS über die Mes- sung eines Spannungsabfalls über den jeweiligen Leistungs¬ schalter SW. Dies bietet im Vergleich zu einer Strommessung an dem Leiter den besonderen Vorteil, dass diejenige Spannung gemessen wird, die auch tatsächlich an dem schützenden Bauteil anliegt und nicht ein Strom, welcher in dem Leiter, d.h. vor dem IGBT-Modul, vorhanden ist. Darüber hinaus erfolgt bei dieser Vorgehensweise der Spannungswechsel erst, wenn auch ein durch einen Reverse Recovery Effect bedingter kurzfristiger Reverse Recovery-Strom nach dem Stromnulldurchgang abgeklungen ist . The first embodiment of the resonant circuit with pulse ¬ switch 2c with a circuit breaker allows only the delivery of biphasic (sinusoidal) pulse shapes / stimuli. In contrast, the embodiment in which the resonant circuit is built with pulse switch as a full bridge on ¬, at least four power switches but has since ¬ for the benefit of a largely free design of the respective pulse shape required. With this embodiment variant, the complex pulse sequence can be completely parameterized by the user. The resonant circuit with pulse switch 2c has at least one power switch, which is connected to a controllable by the programmable controller 3 driver circuit. In a possible embodiment, this driver circuit or drive circuit for the power switch has a maximum switching frequency. For the circuit breaker, an IGBT circuit breaker is preferably used. The maximum switching frequency of the drive or driver circuit is 100 kHz in one possible embodiment. Fig. 5 shows a block diagram of an embodiment of a controllable Moegli ¬ chen driver circuit TS, which is constructed for a power switch SW. The circuit breaker is preferably an IGBT circuit breaker. This IGBT power switch is located in the resonant circuit 4 between the pulse capacitor C PLUS and the stimulation coil 4, as shown in Fig. 5. In the embodiment variant shown in FIG. 5, the driver circuit TS includes a microprocessor MP which is connected to the programmable controller 3 via a CAN bus. The driver circuit TS shown in FIG. 5 has a current zero crossing detection for the detection of an inductance L of the treatment or stimulation coil 4. With the current zero crossing detection, the switching behavior of the driver can be adapted to the inductance L of the stimulation coil 4, as shown in FIG. 6A-6E. Figure 6B -. 6E show examples of the timing of the current zero passage ¬ at different inductances L and particularly in the case of short circuit, ie with shorted turn with existing residual inductance. 6A shows the resonant circuit connected to the charging circuit 2a and the power switch SW contained therein. Fig. 6B shows the current zero crossing with appropriate inductance. 6C shows the course when the inductance of the stimulation coil 4 is too large, and FIG. 6D shows the case with too small inductance of Stimuli ¬ tion coil 4. Fig. 6E finally shows the short circuit case. In one possible embodiment, the Stromnull- done by gang recognition in the driver circuit TS on the measure- ment of a voltage drop across the respective power ¬ switch SW. This offers the particular advantage, in comparison to a current measurement on the conductor, that the voltage which actually also bears against the protective component and not a current which is present in the conductor, ie in front of the IGBT module, is measured. In addition, in this procedure, the voltage change occurs only when a caused by a reverse recovery effect short-term reverse recovery current has subsided after the current zero crossing.
Wie in Fig. 5 dargestellt, kann der Mikroprozessor MP der Treiberschaltung TS eine sensorisch erfasste Temperatur T an dem Schwingkreis, insbesondere der Stimulationsspule, auswer¬ ten. Die in Fig. 5 dargestellte Treiberschaltung TS kann bi- polare Treiber beinhalten, wobei eine Außenspannung an denAs shown in Fig. 5, the microprocessor MP of the driver circuit TS, a sensorially detected temperature T of the resonant circuit, in particular the stimulation coil, auswer ¬ th. The driver circuit TS shown in Fig. 5 may include bi- polar driver wherein an outer voltage, the
Mikroprozessor MP rückgeführt werden kann, wie in Fig. 5 dargestellt. Es kann eine asymmetrische Gate-Ansteuerung +18 V/- 12 V für sicheres An- und Abschalten vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, dass Hilfsspannungen durch den Mikro- prozessor MP überwacht werden. Der Mikroprozessor MP gibt, wie in Fig. 5 dargestellt, einen Pulsbefehl an ein UND- Gatter, das ein Redundanzsignal erhalten kann. Bei einer möglichen Ausführungsvariante beträgt die Anschaltzeit zwischen 1 und 2 Mikrosekunden, um Einschaltverluste zu reduzieren. Weiterhin kann bei einer möglichen Ausführungsvariante dieMicroprocessor MP can be returned, as shown in Fig. 5. An asymmetrical gate control +18 V / - 12 V can be provided for safe switching on and off. Furthermore, it is possible that auxiliary voltages are monitored by the microprocessor MP. The microprocessor MP, as shown in Fig. 5, a pulse command to an AND gate, which can receive a redundancy signal. In one possible embodiment, the turn-on time is between 1 and 2 microseconds in order to reduce turn-on losses. Furthermore, in a possible embodiment, the
Abschaltzeit 8 Mikrosekunden betragen, die zusammen mit einer diskreten Hardwareschaltung zu einer Minimierung von Schaltungsüberspannungen führt. Bei einer möglichen Ausführungsvariante ist an den Schwingkreis lediglich ein einziger Leistungsschalter SW, insbesondere IGBT-Schalter vorgesehen. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Pulsform, die innerhalb einer komplexen Pulssequenz verwendet werden kann, ausschließlich sinusförmig. Der Vorteil bei dieser Ausführungsvariante liegt in dem niedrigen Implementierungsaufwand. Bei einer bevorzugten alternativen Ausführungsform ist der Schwingkreis mit Pulsschalter inner- halb einer Vollbrücke implementiert. Fig. 7 zeigt ein Schalt¬ diagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vollbrückenschaltung für flexible Pulsformen. Bei dieser Ausführungsform ist die Stimulationsspule 4 in einer Vollbrücke mit vier Leistungsschaltern Ql, Q2, Q3, Q4 zur Erzeugung von Pulsen verschaltet, deren Pulsform aus Pulssegmenten zusammengesetzt werden kann. Die Spannung an dem Pulskondensator CPULS hat den Puls wird durch die Ladeschaltung 2a bestimmt. Die verschiedenen Leistungsschalter Ql bis Q4 können über einen zugehörigen IGBT-Treiber angesteuert werden. Die in der Schaltung gemäß Fig. 7 vorgesehenen Kondensatoren Cl, C2 dienen der Spannungssymmetrierung . Weiterhin kann die in Fig. 7 dargestellte Vollbrückenschaltung eine sogenannte Snubber- Schaltung SN enthalten, welche zum Senken von Spannungsspitzen vorgesehen ist, welche beim Abschalten einer Induktivität L auftreten können. Der Pulskondensator CPULS dient der Ener- giespeicherung . Die Snubber-Schaltung SN enthält einige Kondensatoren C3 bis CIO, die über Widerstände Rl, R2 an die Stimulationsspule 4 angeschlossen sind. Die Snubber- Kondensatoren weisen beispielsweise eine Kapazität zwischen 100 bis 300 nF auf. Die Snubber-Widerstände Rl, R2 können beispielsweise einen Widerstandswert von 1 bis 10 Ohm aufwei¬ sen. Parallel zu den IGBT-Leistungsschaltern Ql bis Q4 können jeweils Free-Wheel Dioden Dl bis D4 vorgesehen sein, wie in Fig. 7 dargestellt. Die Symmetrisierungskondensatoren Cl, C2 können bei einer möglichen Ausführungsform jeweils eine Kapazität von 0,1 bis 1 Mikrofarad aufweisen. Der Pulskondensator CPULSS weist vorzugsweise eine relativ hohe Speicherkapazität von über 20 pF, beispielsweise 66 pF, auf. Die Kapazität des Pulskondensators CPULS kann einige mF betragen. Off time is 8 microseconds, which together with a discrete hardware circuit leads to a minimization of circuit overvoltages. In a possible embodiment, only a single power switch SW, in particular IGBT switch is provided to the resonant circuit. In this embodiment, the pulse shape that can be used within a complex pulse sequence is exclusively sinusoidal. The advantage of this embodiment is the low implementation effort. In a preferred alternative embodiment, the resonant circuit with pulse switch is implemented within a full bridge. FIG. 7 shows a circuit diagram for illustrating an exemplary embodiment of a full-bridge circuit for flexible pulse forms. In this embodiment, the stimulation coil 4 is connected in a full bridge with four power switches Ql, Q2, Q3, Q4 for generating pulses whose pulse shape can be composed of pulse segments. The voltage across the pulse capacitor C PULS has the pulse is determined by the charging circuit 2a. The various circuit breakers Ql to Q4 can be controlled via an associated IGBT driver. The capacitors C 1, C 2 provided in the circuit according to FIG. 7 serve for voltage balancing. Furthermore, the full bridge circuit shown in Fig. 7 may include a so-called snubber circuit SN, which is provided for lowering voltage spikes, which may occur when switching off an inductance L. The pulse capacitor C PULS is used for energy storage. The snubber circuit SN includes some capacitors C3 to CIO which are connected to the stimulation coil 4 via resistors R1, R2. For example, the snubber capacitors have a capacitance between 100 to 300 nF. The snubber resistors Rl, R2 may, for example, a resistance value of 1 to 10 ohms aufwei ¬ sen. Free wheel diodes D1 to D4 may be provided in parallel with the IGBT circuit breakers Q1 to Q4, as in FIG Fig. 7 shown. The Symmetrisierungskondensatoren Cl, C2 may each have a capacity of 0.1 to 1 microfarad in a possible embodiment. The pulse capacitor C PULSS preferably has a relatively high storage capacity of more than 20 pF, for example 66 pF. The capacity of the pulse capacitor C PULS can be a few mF.
Fig. 8 zeigt Diagramme zur Darstellung eines Stromflusses bei der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung . Da der Stromfluss durch den LC-Schwingkreis , welcher den Pulskondensator CPULS und die Stimulationsspule 4 beinhaltet, zustande kommt, hat der Stromfluss einen sinusförmigen Verlauf. Die Amplitude der Schwingung wird durch die Ladespannung des Pulskondensators CPULS bestimmt. Die Frequenz der Schwingung ergibt sich aus der Kapazität CPLUS des Kondensators und derFIG. 8 shows diagrams for illustrating a current flow in the full-bridge circuit shown in FIG. 7. Since the current flow through the LC resonant circuit, which includes the pulse capacitor C PULS and the stimulation coil 4, comes about, the current flow has a sinusoidal course. The amplitude of the oscillation is determined by the charging voltage of the pulse capacitor C PULS . The frequency of the oscillation results from the capacitance C PLUS of the capacitor and the
Induktivität L der Spule 4. Als Segment einer Sinusschwingung lassen sich mit der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung auch Haltephasen realisieren, d.h. es können nahezu beliebig viele unterschiedliche Pulsformen realisiert werden. Dazu wird die Spule 4 während der Stromleitung phasenweise kurzgeschlossen, wie in Fig. 8A dargestellt. Hierbei bleibt die Energie innerhalb der Spule 4 erhalten. Dabei wird eine Dämpfung berücksichtigt, die sowohl während der Sinusschwingungen als auch während der Haltephasen auftreten kann. Die Dämpfung wird durch die ohmschen Verluste der Stimulations¬ spule 4 des Pulskondensators CPLus sowie der elektrischen Lei¬ tungen hervorgerufen. Weiterhin wird der Stromverlauf durch Zeitverluste an den Leistungsschaltern Qi gedämpft. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsvariante sind die Leis- tungsschalter Qi durch IGBTs implementiert, die jeweils Frei¬ laufdioden Dl - D4aufweisen. Daher reicht es bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsvariante der Vollbrückenschaltung aus, während der Haltephasen nur einen Leistungsschalter Qi geschlossen zu halten. So muss beispielsweise für die Halte¬ phasen auf einem positiven Niveau nur der Leistungsschalter Ql geschlossen werden, wobei die Diode D4 an dem Leistungs¬ schalter Q4 den Schalter Q4 für die benötigte Stromrichtung automatisch schließt. Inductance L of the coil 4. As a segment of a sinusoidal oscillation can be realized with the full bridge circuit shown in FIG. 7 also holding phases, ie it can be almost any number of different pulse shapes can be realized. For this purpose, the coil 4 is short-circuited in phases during the power line, as shown in Fig. 8A. In this case, the energy is retained within the coil 4. In this case, an attenuation is taken into account, which can occur both during the sinusoidal oscillations and during the holding phases. The damping coil by the ohmic losses of the stimulation ¬ 4 of the pulse capacitor C PL us and the electrical Lei ¬ obligations caused. Furthermore, the current profile is attenuated by time losses at the circuit breakers Qi. . In the embodiment shown in Fig 7 embodiment, the performance-switch Qi are implemented by IGBTs, each of which free-wheeling diodes Dl ¬ - D4aufweisen. Therefore, it is sufficient in the embodiment of the full-bridge circuit shown in FIG. 7, while the holding phases only a power switch Qi to keep closed. It must be closed, for example, the holding ¬ phase on a positive level, only the power switch Q, the diode D4 to the power switch ¬ Q4 switch Q4 for the required current direction will close automatically.
Bei Einsatz der in Fig. 7 dargestellten Vollbrückenschaltung ergeben sich drei mögliche Segmenttypen, mit denen ein Einzelpuls aufgebaut bzw. konfiguriert werden kann, nämlich ein ansteigender Abschnitt (sinusförmig mit einer Zeitkonstanten T = L x CPULS) , ein konstanter Abschnitt sowie ein abfallender Abschnitt (sinusförmig mit einer Zeitkonstanten T = L When using the full-bridge circuit shown in FIG. 7, there are three possible segment types with which a single pulse can be set up or configured, namely a rising section (sinusoidal with a time constant T = L × C PULS ), a constant section and a sloping section (sinusoidal with a time constant T = L
x CpULs) , wobei ohmsche Verluste vernachlässigt werden. Diese drei Segmente können in fast beliebigen Längen und in beliebigen Kombinationen aneinandergereiht werden. Dadurch lassen sich in weiten Grenzen beliebige Pulsformen erzeugen. Dabei werden Schaltverluste und eine minimale Einschaltdauer berücksichtigt, da die Leistungsschalter Q nicht mit einer beliebigen Frequenz geschaltet werden können. x Cp UL s), whereby ohmic losses are neglected. These three segments can be strung together in almost any length and in any combination. As a result, arbitrary pulse shapes can be generated within wide limits. In this case, switching losses and a minimum duty cycle are taken into account, since the power switch Q can not be switched with any frequency.
Fig. 8A zeigt verschiedene Stromflussphasen durch die in Fig. 7 dargestellte Vollbrückenschaltung. Fig. 8B zeigt zugehörige Segmente für einen generierten Einzelimpuls. Fig. 8A shows various current flow phases through the full bridge circuit shown in Fig. 7. Fig. 8B shows associated segments for a generated single pulse.
Beispielhafte Pulsformen mit einer Darstellung der zugehörigen Schalterstellungen sind in den Figuren 9, 10, 11 dargestellt. So zeigt Fig. 9 die Ansteuerung der Vollbrückenschal¬ tung bei wechselnden Polaritäten. Fig. 10 zeigt die Ansteue- rung der Vollbrückenschaltung bei einer einzigen Polarität. Fig. 11 zeigt die Ansteuerung der Vollbrückenschaltung mit Haltephasen . Fig. 12 zeigt eine Erweiterung der Vollbrückenschaltung auf mindestens zwei Pulskondensatoren. Hierzu können mehrere La¬ deschaltungen vorgesehen werden. Ein Vorteil bei der in Exemplary pulse shapes with a representation of the associated switch positions are shown in FIGS. 9, 10, 11. Thus, FIG. 9 shows the control of the full bridge scarf ¬ tung with alternating polarities. 10 shows the activation of the full-bridge circuit in a single polarity. 11 shows the activation of the full-bridge circuit with holding phases. FIG. 12 shows an extension of the full-bridge circuit to at least two pulse capacitors. For this purpose, several La ¬ deschaltungen can be provided. An advantage with in
Fig. 12 dargestellten Vollbrückenschaltung besteht darin, dass die verschiedenen Pulskondensatoren auf unterschiedliche Spannungsniveaus geladen werden können. Hierdurch wird eine noch höhere Repetierrate als 1 kHz ermöglicht. Die höheren Repetierraten können dadurch erreicht werden, dass die notwendige Pulsenergie abwechselnd aus den verschiedenen Pulska- pazitäten bereitgestellt wird. Ein weiterer Vorteil der Aus¬ führungsvariante besteht in einer möglichen Verwendung unterschiedlicher Zeitkonstanten welcher im Gegensatz zu der einfachen Vollbrückenschaltung gemäß Fig. 7, die Möglichkeit zur Konfiguration bzw. Bildung von stark asymmetrischen Pulsfor- men eröffnet, wie in Fig. 13 dargestellt. Die Verwendung asymmetrischer Pulsformen innerhalb der komplexen Pulssequenz PS erlaubt potenziell die Stimulationen weiterer Gehirnareale bei dem behandelten Patienten P. Fig. 13 zeigt beispielhaft eine stark asymmetrische Pulsform mit zwei Zeitkonstanten und T2. 12 is that the various pulse capacitors can be charged to different voltage levels. This allows an even higher repetition rate than 1 kHz. The higher repetition rates can be achieved by providing the necessary pulse energy alternately from the different pulse capacities. A further advantage of the embodiment variant consists in a possible use of different time constants which, in contrast to the simple full bridge circuit according to FIG. 7, opens up the possibility of configuring or forming strongly asymmetrical pulse shapes, as illustrated in FIG. 13. The use of asymmetric pulse shapes within the complex pulse sequence PS potentially allows the stimulation of other brain areas in the treated patient P. FIG. 13 shows by way of example a strongly asymmetric pulse shape with two time constants and T 2 .
Die bei dem Magnet st imulator 1 verwendete Pulsgeneratoreinrichtung 2 enthält eine Ladeschaltung 2a, die zum Nachladen des Pulskondensators CPLus mit einer hohen einstellbaren Repe- tierrate vorgesehen ist. Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt die Nachladung der während der Pulsabgabe verlorenen Energie des Pulskondensators CPULS beispielsweise innerhalb einer Zeitdauer von 1 ms. Bei dieser Ausführungsvariante be¬ trägt die maximale Repetierrate 1 kHz. Bei einer möglichen Ausführungsform beträgt der Ladestrom zum Laden der Pulskapazität etwa 100 A. Bei einer möglichen Ausführungsform ist die in der Pulsgeneratoreinrichtung 2 verwendete Ladeschaltung 2a eine lineare Ladeschaltung. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die in der Pulsgeneratoreinrichtung 2 verwendete La- deschaltung eine getaktete Ladeschaltung. The pulse generator device 2 used in the magnet st imulator 1 contains a charging circuit 2a which is provided for recharging the pulse capacitor C PL us with a high adjustable repecification rate. In one possible embodiment, the recharging of the energy lost during the pulse delivery of the pulse capacitor C PULS takes place, for example, within a period of 1 ms. In this variant, be ¬ carries the maximum repetition rate 1 kHz. In one possible embodiment, the charging current for charging the pulse capacity is about 100 A. In one possible embodiment, the charging circuit 2a used in the pulse generator device 2 is a linear charging circuit. In a further alternative embodiment, the charging circuit used in the pulse generator device 2 is a clocked charging circuit.
Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild für eine mögliche Ausfüh¬ rungsform einer linearen Ladeschaltung 2a, wie sie innerhalb eines Pulsgenerators 2 des Magnetstimulators 1 eingesetzt werden kann. Die Ladeschaltung 2a dient dazu, den Pulskondensator auf ein bestimmtes Spannungslevel UVOLL aufzuladen und die nach Pulsabgabe verlorene Energie innerhalb der kurzen Zeit von beispielsweise maximal 1 ms nachzuladen. Die in Fig. 14 dargestellte lineare Ladeschaltung 2a weist ein Netz- teil NT zum Anschluss an ein Stromversorgungsnetz, einenFig. 14 shows a block diagram for a possible exporting ¬ approximate shape of a linear charging circuit 2a, as it can be used within a pulse generator 2 of the magnetic stimulator. 1 The charging circuit 2a serves to charge the pulse capacitor to a specific voltage level U FULL and to recharge the lost energy after pulse delivery within the short time, for example, a maximum of 1 ms. The linear charging circuit 2a shown in FIG. 14 has a power supply NT for connection to a power supply network, a
Energiezwischenkreis EZK zur Zwischenspeicherung der von dem Netzteil NT gelieferten elektrischen Energie und einen Laderegler LR auf, welcher mit dem Schwingkreis der Pulsgenera¬ toreinrichtung 2 verbunden ist. Bei dem verwendeten Netzteil NT kann es sich um ein Standardnetzteil oder um einen Trans¬ formator mit Gleichrichter handeln. Die Ausgangsspannung UPS des Netzteils NT kann beispielsweise in einer Größenordnung von 2000 bis 4000 V liegen. Das in Fig. 4 dargestellte Netz¬ teil NT kann in verschiedenen Ausführungsvarianten entweder als einphasiges oder als dreiphasiges Netzteil NT ausgeführt werden. Aufgrund des günstigen Duty Cycles bei der Pulsabgabe werden vorzugsweise herkömmliche einphasige Netzteile einge¬ setzt, um die notwendige Pulsleistung zur Verfügung zu stel¬ len . Energy intermediate circuit EZK for temporary storage of the electrical power supplied by the power supply NT and a charge controller LR, which is connected to the resonant circuit of the Pulsgenera ¬ gate device 2. The used power supply PS may be a standard power supply or a trans ¬ formator with rectifier. The output voltage U PS of the power supply NT may be, for example, in the order of 2000 to 4000 V. The illustrated in Fig. 4 Power ¬ some NT can be run either as a single-phase or three-phase power supply as NT in different versions. Due to the low duty cycle for the pulse output conventional single-phase power supplies are preferably incorporated ¬ continues to provide the necessary pulse power available to stel ¬ len.
Für die lineare Ladeschaltung 2a gemäß Fig. 14 ist an der DC- Seite des Netzteils ein Energiezwischenkreis EZK vorgesehen. Dieser Energiezwischenkreis EZK dient zur Pufferung und Zwi- schenspeicherung der von dem Netzteil NT gelieferten elektrischen Energie. Die Zwischenkreisspannung in dem Energiezwischenkreis EZK wird dabei vorzugsweise größer gewählt als ei¬ ne maximale Sollspannung UsoLLmax an dem Pulskondensator CPULS des Schwingkreises, um die Steilheit einer RC-Ladekurve, wie sie in Fig. 15 dargestellt ist, auszunutzen und damit eine schnelle Energienachladung in dem Energiezwischenkreis EZK zu ermöglichen. Ein in dem Energiezwischenkreis EZK vorgesehener Kondensator weist eine Kapazität Czw auf, die vorzugsweise wesentlich größer ist als die Pulskapazität CPULS des Pulskon¬ densators, sodass ein möglichst großer Energievorrat bereit¬ gestellt werden kann. For the linear charging circuit 2a according to FIG. 14, an energy intermediate circuit EZK is provided on the DC side of the power supply. This power link EZK is used for buffering and storage of the electrical energy supplied by the power supply unit NT. The intermediate circuit voltage in the energy intermediate circuit EZK is preferably chosen to be greater than ei ¬ ne maximum reference voltage UsoLLmax on the pulse capacitor C PUL S of the resonant circuit to exploit the transconductance of an RC charging curve, as shown in Fig. 15, and thus a fast energy recharge to enable in the power link EZK. A provided in the intermediate circuit power EZK capacitor has a capacitance C zw, which is preferably substantially larger than the pulse capacitor C PULSE of the Pulskon ¬ densators so that the largest possible energy supply can be provided ¬.
Die in Fig. 14 dargestellte lineare Ladeschaltung 2a enthält einen Laderegler LR, der an den Energiezwischenkreis EZK angeschlossen ist. Der Laderegler LR lädt die Pulskapazität des Pulskondensators auf eine SollwertSpannung USOLL auf. Dazu werden Ladeschalter Sl bis S4 des Ladereglers LR in Abhängigkeit von der an dem Pulskondensator vorhandenen Istspannung Uc angesteuert. Die Ladeschalter Sl bis S4 können aufgrund der hohen Spannung und schnellen Schaltphasen vorzugsweise als IGBT-Schalter ausgebildet sein. Die Istspannung an dem Pulskondensator wird von einem Mikroprozessor MP des Ladereglers LR erfasst und verarbeitet. Der Mikroprozessor MP des Ladereglers LR steuert dann die Lastschalter Sl bis S4 an.The linear charging circuit 2a shown in FIG. 14 includes a charge regulator LR which is connected to the power intermediate circuit EZK. The charge controller LR charges the pulse capacitor of the pulse capacitor to a setpoint voltage U SOLL . For this purpose, charging switch Sl to S4 are of the charge controller LR depending on the existing at the pulse capacitor actual voltage U c actuated. The charging switches S1 to S4 may preferably be formed as IGBT switches due to the high voltage and fast switching phases. The actual voltage at the pulse capacitor is detected and processed by a microprocessor MP of the charge controller LR. The microprocessor MP of the charge controller LR then controls the load switches Sl to S4.
Zusätzlich können die Temperaturen an den Lade- und Entladewiderständen Rl bis R4 durch den Mikroprozessor MP überwacht werden. Der Schalter S5 in Kombination mit dem Widerstand R5 ist zu einer Notentladung des Pulskondensators in einem Stör- fall vorgesehen. Der Schalter S5 wird dabei vorzugsweise als Hochspannungsrelais ausgeführt. Dieses Hochspannungsrelais kann über den Mikroprozessor MP geschaltet werden. Bei einer möglichen Ausführungsvariante kann das Hochspannungsrelais aus Gründen der Redundanz von einer diskreten Hardwareschaltung (nicht dargestellt) geschaltet werden. In addition, the temperatures at the charge and discharge resistors Rl to R4 can be monitored by the microprocessor MP. The switch S5 in combination with the resistor R5 is provided for an emergency discharge of the pulse capacitor in a fault. The switch S5 is preferably designed as a high voltage relay. This high voltage relay can be switched via the microprocessor MP. In a possible embodiment, the high voltage relay for the sake of redundancy of a discrete hardware circuit (not shown) are switched.
Der Mikroprozessor MP der Laderegelung LR innerhalb der line- aren Ladeschaltung 2a kann bei einer möglichen Ausführungsform über einen CAN-Bus mit der Gerätesteuerung bzw. der programmierbaren Steuereinrichtung 3 verbunden sein. Bei einer möglichen Ausführungsform wird der Mikroprozessor MP als redundantes Bauteil eingesetzt. Bei dieser Ausführungsvariante werden zwei Mikroprozessoren verbaut, welche in gleicher Weise verschaltet werden. Diese beiden Mikroprozessoren prüfen gegenseitig ihre Mess- und Ansteuerergebnisse. Fällt bei¬ spielsweise einer der beiden Mikroprozessoren aus oder geben die beiden Mikroprozessoren widersprüchliche Ergebnisse aus, so kann bei einer möglichen Ausführungsvariante eine Notent¬ ladung mithilfe des Schalters S5 und des Widerstandes R5 er¬ folgen. Werden bei einer alternativen Ausführungsvariante keine redundanten Mikroprozessoren verbaut, so wird vorzugs¬ weise eine weitere Redundanzschaltung zur Überwachung der Spannung implementiert. Diese PrüfSchaltung bzw. Prüfinstanz schaltet dann bei Auftreten eines Fehlerfalls, insbesondere bei Auftreten einer Überspannung, mithilfe des Schalters S5 und des Widerstandes R5 die Hochspannung ab. Diese Redundanz¬ schaltung ist insbesondere bei Einsatz des Magnetst imulators 1 als medizinisches Gerät vorgesehen. The microprocessor MP of the charge control LR within the linear charging circuit 2a may in one possible embodiment be connected to the device control or the programmable control device 3 via a CAN bus. In one possible embodiment, the microprocessor MP is used as a redundant component. In this embodiment, two microprocessors are installed, which are interconnected in the same way. These two microprocessors mutually check their measurement and control results. Turns out at ¬ play as one of the two microprocessors or enter the two microprocessors conflicting results, so in a possible variant of a Notent ¬ charge using the switch S5 and the resistor R5 can he follow ¬. If no redundant microprocessors installed in an alternative embodiment, it is preferential ¬, a further redundancy circuit for monitoring the voltage implemented. When an error occurs, in particular when an overvoltage occurs, this test circuit or test instance then switches off the high voltage with the aid of the switch S5 and the resistor R5. This redundancy ¬ circuit is provided in particular when using the Magnetst imulator 1 as a medical device.
Fig. 16 zeigt Signaldiagramme zur Veranschaulichung des Verhaltens der Ladeschalter Sl bis S4 innerhalb des Ladereglers LR der linearen Ladeschaltung 2a, wie sie in Fig. 14 darge- stellt ist. Bei der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsvariante erfolgt die Ansteuerung der Ladeschalter Sl bis S4 über bipolare Treiberstufen direkt von einem Mikroprozessor MP der Laderegelung LR. Fig. 16 zeigt den Spannungsverlauf Uc an dem Pulskondensator sowie notwendige Ansteuersignale für die La¬ deschalter Sl bis S4 für verschiedene Szenarien. 16 shows signal diagrams for illustrating the behavior of the charging switches S1 to S4 within the charge regulator LR of the linear charging circuit 2a, as shown in FIG. In the embodiment shown in Fig. 16, the control of the charging switches Sl to S4 via bipolar driver stages takes place directly from a microprocessor MP of the charge control LR. Fig. 16 shows the voltage waveform U c at the Pulse capacitor and necessary control signals for the La ¬ deschalter Sl to S4 for different scenarios.
Die innerhalb der Pulsgeneratoreinrichtung 2 des Magnetstimu- lators 1 eingesetzte Ladeschaltung 2a zum Nachladen des The charge circuit 2a inserted inside the pulse generator device 2 of the magnetic stimulator 1 for recharging the
Pulskondensators mit einer einstellbaren Repetierrate kann bei einer weiteren Ausführungsform eine getaktete Ladeschaltung sein. Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer getakteten Ladeschaltung 2a. Die getaktete Ladeschaltung 2a weist ein Netzteil NT zum An- schluss an ein Stromversorgungsnetz, einen ersten DC/DC- Schaltregler für einen kontinuierlichen Betrieb, einen Energiezwischenkreis EZK zum Zwischenspeichern der von der ersten DC/DC-Schaltregler gelieferten elektrischen Energie sowie ei- nen zweiten DC/DC-Schaltregler für Pulsbetrieb auf, welcher mit dem Stromkreis der Pulsgeneratoreinrichtung 2 verbunden ist, wie in Fig. 17 dargestellt. Das Netzteil umfasst eine Diodenvollbrücke und einen Eingangsfilter. Der an dem Netzteil angeschlossene erste DC/DC-Schaltregler ist für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegt, beispielsweise für eine Pulse capacitor with an adjustable repeating rate may be a clocked charging circuit in another embodiment. Fig. 17 is a block diagram showing an embodiment of a clocked charging circuit 2a. The clocked charging circuit 2a has a power supply unit NT for connection to a power supply network, a first DC / DC switching regulator for continuous operation, an energy intermediate circuit EZK for buffering the electrical energy supplied by the first DC / DC switching regulator, and a second one DC / DC switching regulator for pulse operation, which is connected to the circuit of the pulse generator device 2, as shown in Fig. 17. The power supply includes a diode full bridge and an input filter. The first DC / DC switching regulator connected to the power supply unit is designed for continuous operation, for example for one
2000 W Dauerleistung. Der erste DC/DC-Schaltregler lädt einen Zwischenkreiskondensator Cs eines Energiezwischenkreises EZK kontinuierlich auf einer vorgegebenen Spannung, beispielsweise 400 V. Der Energiezwischenkreis EZK ist vorzugsweise der- art ausgelegt, dass die gespeicherte Energie in dem Zwischen¬ kreiskondensator groß gegenüber der maximal speicherbaren Energie in dem Pulskondensator CPULS des Schwingkreises ist. Der zweite DC/DC-Schaltregler der in Fig. 17 dargestellten getakteten Ladeschaltung 2a ist für einen Pulsbetrieb für die Übertragung hoher Energiemengen, beispielsweise von bis zu2000 W continuous power. The first DC / DC switching regulator charges an intermediate circuit capacitor C s of an energy intermediate circuit EZK continuously on a predetermined voltage, for example 400 V. The energy intermediate circuit EZK is preferably designed DER art that the energy stored in the intermediate ¬ circuit capacitor is large compared to the maximum storable energy in the pulse capacitor C PULS of the resonant circuit is. The second DC / DC switching regulator of the clocked charging circuit 2a shown in FIG. 17 is for a pulse operation for the transmission of large amounts of energy, for example, up to
5000 W, ausgelegt. Dabei wird vorzugsweise der Duty Cycle ge¬ eignet dimensioniert. Der zweite DC/DC-Schaltregler lädt den Pulskondensator CPULS während den Stimulationspausen auf. Der zweite DC/DC-Schaltregler wird nicht angesteuert, wenn der Schwingkreisschalter SW, wie er in Fig. 17 dargestellt ist, geschlossen ist und ein Puls abgegeben wird. Der zweite 5000 W, designed. In this case, preferably the duty cycle is suitably dimensioned. The second DC / DC switching regulator charges the pulse capacitor C PULS during pacing pauses. Of the second DC / DC switching regulator is not driven when the oscillation circuit switch SW, as shown in Fig. 17, is closed and a pulse is emitted. The second
DC/DC-Schaltregler wirkt direkt auf den Pulskondensator CPULS des Schwingkreises ein und muss daher ausschließlich eine ka¬ pazitive Last treiben. Dies führt dazu, dass hohe Spannungs- welligkeiten durch den getakteten Ladevorgang nicht ins Gewicht fallen, da die Ladespannung an dem Pulskondensator CPULS erst für die Pulsabgabe genutzt wird, wenn der zweite DC/DC- Schaltregler nicht mehr aktiv ist. DC / DC switching regulator acts directly on the pulse capacitor C PULS of the resonant circuit and must therefore drive only a ka ¬ pazitive load. This means that high voltage ripples due to the pulsed charging process are of no importance, since the charging voltage at the pulse capacitor C PULS is only used for pulse delivery when the second DC / DC switching regulator is no longer active.
Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt an dem ersten DC/DC-Schaltregler der getakteten Ladeschaltung 2a eine Power Form Correction PFC. Diese Schaltungsstufe dient dazu, ab ei- ner bestimmten Nennleistung eine normativ vorgeschriebene Power-Form-Korrektur vorzunehmen. Mit einer solchen Power- Form-Korrektur kann man erreichen, dass die Stromaufnahme aus dem Stromversorgungsnetz möglichst sinusförmig ist. Fig. 18 zeigt einen möglichen Stromfluss an dem Wandlereingang im Vergleich zu einer rein sinusförmigen Stromaufnahme. DieIn one possible embodiment, a power form correction PFC takes place at the first DC / DC switching regulator of the clocked charging circuit 2a. This circuit stage is used to perform a normative prescribed power shape correction from a certain nominal power. With such a power shape correction, one can achieve that the current consumption from the power supply network is as sinusoidal as possible. FIG. 18 shows a possible current flow at the converter input in comparison to a purely sinusoidal current consumption. The
Funktionsweise der Power-Form-Korrektur besteht in der Steuerung des aufgenommenen Stroms in Abhängigkeit von der an dem Eingang gemessenen sinusförmigen Spannung (Betriebsart CCM = Continuous Conduction Mode) . Die in Fig. 18 dargestellte durchgezogene sinusförmige Linie gibt somit einen Idealzu¬ stand an. Die gestrichelt eingezeichnete andere Linie gibt die Stromaufnahme mit der PFC wieder und zeigt Schaltzeit¬ punkte des Wandlers (sie stellt eine Annäherung an den Ideal¬ zustand dar) . Operation of the power form correction consists of controlling the absorbed current as a function of the sinusoidal voltage measured at the input (operating mode CCM = Continuous Conduction Mode). The illustrated in Fig. 18, solid line is thus a sinusoidal Idealzu ¬ stood on. The dashed line shows the other power line with the PFC again and shows switching time ¬ points of the converter (it represents an approximation to the Ideal ¬ state).
Eine mögliche Realisierung einer Power-Form-Korrektur (PFC)- Schaltung als Aufwärtswandler ist in Fig. 19 dargestellt. Wird der bereitgestellte Schalter Sl geschlossen, baut sich ein Spulenstrom durch die Spule L auf. Wird der Schalter daraufhin wieder geöffnet, fließt der Strom über die Diode D in den Zwischenkreiskondensator Cs, wobei der Spulenstrom wieder absinkt. Bei Erreichen eines unteren Schwellenwertes wird der Schalter Sl wieder geschlossen und der Spulenstrom steigt wieder an. Besonders vorteilhaft an der in Fig. 19 darge¬ stellten Ausführungsvariante ist die Möglichkeit, dass auf¬ grund der geringen Spannungen an dem Zwischenkreiskondensator (beispielsweise 400 V) der Schalter Sl auch als MOSFET ausge- bildet werden sein kann. Alternativ kann der Schalter Sl auch als IGBT-Leistungsschalter implementiert sein. One possible implementation of a power form correction (PFC) circuit as a boost converter is shown in FIG. If the provided switch Sl closed, builds a coil current through the coil L on. If the switch is then opened again, the current flows via the diode D into the DC link capacitor C s , wherein the coil current decreases again. When a lower threshold value is reached, the switch S1 is closed again and the coil current rises again. A particular advantage of the Darge ¬ presented in Fig. 19 embodiment is the possibility that on ¬ due to the low voltages at the intermediate circuit capacitor (for example, 400 V) may be formed by the switches Sl to as MOSFET excluded. Alternatively, the switch Sl may also be implemented as an IGBT power switch.
Für den Laderegler innerhalb der in Fig. 17 dargestellten getakteten Ladeschaltung 2a bestehen verschiedene Ausführungs- Varianten. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird der zweite DC/DC-Schaltregler als Gegentaktflusswandler implementiert, wie er in Fig. 20 dargestellt ist. Bei dieser Ausfüh¬ rungsvariante kann der Pulskondensator CPULS nur geladen wer¬ den. Ein Entladen des Pulskondensators erfolgt über einen weiteren Schalter und einen Ent ladewiderstand, ähnlich wie bei der linearen Ladeschaltung. Bei dieser Ausführungsvariante kann der Pulskondensator CPULS daher nur mit einer Polari¬ tät geladen werden und ein Umpolen ist nicht ohne Weiteres möglich. Fig. 21 zeigt einen Stromfluss durch den Pulskonden- sator CPULS · Bei der dargestellten Ausführungsvariante weist der Stromfluss I keine Lücken auf, d.h. es besteht ein konti¬ nuierlich fließender Ladestrom. Durch die Ansteuerung des Transformators mit einer H-Brücke wird dieser abwechselnd in beide Stromrichtungen belastet. For the charge controller within the clocked charging circuit 2a shown in Fig. 17, there are various embodiments variants. In a possible embodiment, the second DC / DC switching regulator is implemented as a push-pull flux converter, as shown in FIG. In this exporting ¬ approximately variant of the pulse capacitor C PULSE can only be loaded ¬ to. A discharge of the pulse capacitor via a further switch and a loading ladder resistance, similar to the linear charging circuit. In this embodiment, the pulse capacitor C PULS can therefore be charged only with a Polari ¬ ity and a polarity reversal is not readily possible. Fig. 21 shows a current flow through the Pulskonden- sator C PULSE · In the illustrated embodiment, the flow of current I no gaps, ie there is a continu ously flowing ¬ charging current. By controlling the transformer with an H-bridge, it is alternately loaded in both current directions.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann der Laderegler LR der in Fig. 17 dargestellten getakteten Ladeschaltung 2a als Sperrwandler zum Laden des Pulskondensators CPULS ausgeführt sein. Fig. 22 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsvariante, bei der der Laderegler LR als Sperrwandler realisiert ist. Hierdurch reduziert sich der Schaltungsaufwand gegenüber dem in Fig. 20 dargestellten Gegentaktflusswandler . Bei der in Fig. 22 dargestellten Variante des Ladereglers LR wird der Pulskondensator CPULS nur geladen, wenn Energie aus dem Über¬ tragungstransformator entnommen wird, d.h., der Ladestrom weist Lücken auf, wie in Fig. 23 dargestellt. Wird der Schal¬ ter Sl des in Fig. 2 dargestellten Ladereglers LR geschlos- sen, steigt der Strom durch den Transformator an, wobei Energie transportiert wird. Ist demgegenüber der Schalter Sl of¬ fen, fließt Energie aus dem Transformator in den Pulskondensator, wobei der Stromfluss in dem Transformator wieder absinkt, bis der Schalter Sl wieder geschlossen wird. Nachtei- lig ist dabei ist der lückende Betrieb des Ladestroms, wobei bei gleicher Energieübertragungsmenge ein höheres Strommaxi¬ mum als bei dem Gegentaktflusswandler , wie er in Fig. 20 dargestellt ist, notwendig ist. Weiterhin nachteilig ist bei dem in Fig. 22 dargestellten Laderegler LR, dass der Pulskonden- sator CPULS nur mit einer Polarität geladen werden kann, d.h., ein Umpolen ist nicht ohne weiteres möglich. In a further embodiment variant, the charge controller LR of the clocked charging circuit 2a shown in FIG. 17 can be designed as a flyback converter for charging the pulse capacitor C PULS be. FIG. 22 shows a circuit diagram of a variant in which the charge regulator LR is realized as a flyback converter. This reduces the circuit complexity relative to the push-pull type flux converter shown in FIG. When in Fig. 22 variant shown LR of the charge controller of the pulse capacitor C PULSE is loaded only when power is removed from the over ¬ tragungstransformator, that is, the charging current has gaps, as shown in Fig. 23. If the switch S1 of the charge controller LR shown in FIG. 2 is closed, the current through the transformer increases, energy being transported. In contrast, if the switch Sl of ¬ fen, energy flows from the transformer into the pulse capacitor, the current flow in the transformer drops again until the switch Sl is closed again. Nachtei- lig is the intermittent operation of the charging current, with the same energy transfer amount a higher Stromommaxi ¬ mum than in the push-pull flow converter, as shown in Fig. 20, is necessary. A further disadvantage of the charge controller LR shown in FIG. 22 is that the pulse capacitor C PULS can only be charged with one polarity, ie, a polarity reversal is not readily possible.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Ladereglers inner¬ halb der in Fig. 17 dargestellten getakteten Ladeschaltung ist dieser als Sperrwandler zum Laden und Entladen des In a further embodiment of the charge controller within ¬ half of the clocked charging circuit shown in Fig. 17 this is as a flyback converter for charging and discharging the
Pulskondensators ausgeführt. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Sperrwandler um einen weiteren Schalter erweitert, wie in Fig. 24 dargestellt. Auf diese Weise ist die Schal- tungstopologie sowohl zum Laden als auch zum Entladen des Pulskondensators CPULS verwendbar. Pulse capacitor executed. In this embodiment, the flyback converter is extended by a further switch, as shown in Fig. 24. In this way, the circuit topology can be used both for charging and for discharging the pulse capacitor C PULS .
Bei den oben dargestellten Ausführungsvarianten des Ladereglers LR sind jeweils die Messeinrichtungen für die aufgetre- tenen Spannungen sowie der zugehörige Mikroprozessor zur An- steuerung der Schalter aufgrund der Übersichtlichkeit nicht dargestellt . Solange der Schalter S7 bei der in Fig. 24 dargestellten Ausführungsvariante offen gehalten wird und der Schalter Sl ge¬ taktet wird, verhält sich der Wandler wie die zuvor beschrie¬ bene Ausführungsvariante gemäß Fig. 22. Wird demgegenüber der Schalter Sl offen gehalten und der Schalter S7 getaktet ange- steuert, wird zunächst Energie von dem Pulskondensator CPULS in den Transformator übertragen (Schalter S7 geschlossen) und daraufhin von dem Transformator wieder an den Zwischenkreis- kondensator Cs übertragen (Schalter S7 geschlossen). Bei dieser Realisierung sind die Auswirkungen des Spannungspegels des Zwischenkreiskondensators Cs und damit auch des ersten DC/DC-Schaltreglers zu berücksichtigen. Beispielsweise ver¬ sucht der erste DC/DC-Schaltregler die Spannung an dem Zwi- schenkreiskondensator Cs auf einer Spannung von 400 V zu halten, wobei sie jedoch tolerant bis 500 V Ladespannung sein kann. Diese Spannung kann erreicht werden, wenn der Zwischen- kreiskondensator Cs einen Spannungspegel von 400 V aufweist und zusätzlich der Pulskondensator vollständig gegenüber dem Zwischenkreiskondensator Cs entladen wird. Bei der in Fig. 24 dargestellten Ausführungsvariante kann der Schalter S7 auf- grund der relativ hohen Spannungsniveaus nicht als MOSFET ausgefüllt werden. Daher wird der Schalter S7 vorzugsweise bei dieser Ausführungsvariante als IGBT-Schalter ausgeführt. Ein Vorteil der in Fig. 24 dargestellten Schaltungstopologie besteht darin, dass eine Energierückgewinnung durch den akti- ven Entladevorgang erzielt wird. In the case of the embodiment variants of the charge controller LR shown above, in each case the measuring devices for the tenen voltages and the associated microprocessor for controlling the switch for clarity not shown. As long as the switch S7 is in the position shown in Fig. 24 embodiment held open and switch Sl is ge ¬ clocks, the transducer as the previously beschrie ¬ bene embodiment behaves according to Fig. 22. To the contrary, the switch Sl kept open and the switch Initially actuated in a clocked manner, energy is first transferred from the pulse capacitor C PULS into the transformer (switch S7 closed) and then transferred again from the transformer to the intermediate circuit capacitor C s (switch S7 closed). In this realization, the effects of the voltage level of the intermediate circuit capacitor C s and thus also of the first DC / DC switching regulator are taken into account. For example, ver ¬ searches the first DC / DC switching the voltage at the intermediate circuit capacitor C hold, however, it may be tolerant to 500 V charging voltage s at a voltage of 400 V. This voltage can be achieved if the intermediate circuit capacitor C s has a voltage level of 400 V and, in addition, the pulse capacitor is completely discharged with respect to the intermediate circuit capacitor C s . In the embodiment variant shown in FIG. 24, the switch S7 can not be filled out as a MOSFET due to the relatively high voltage levels. Therefore, the switch S7 is preferably executed in this embodiment as an IGBT switch. An advantage of the circuit topology illustrated in FIG. 24 is that energy recovery is achieved through the active discharge process.
Die Ladeschaltung 2a der Pulsgeneratoreinrichtung 2 innerhalb des Magnetstimulators 1 kann als lineare Ladeschaltung ausge- bildet sein oder als getaktete Ladeschaltung. Beispielsweise zeigt Fig. 14 eine Ausführungsform mit einer linearen Ladeschaltung. Demgegenüber zeigt Fig. 17 eine Ausführungsvariante mit einer getakteten Ladeschaltung. Die lineare La- deschaltung benötigt gegenüber der getakteten Ladeschaltung einen großen, hochspannungsgeeigneten Zwischenkreiskondensa- tor mit einer Kondensatorspannung von beispielsweise über 2000 V. Die Widerstände, über welche die Energie von dem Zwi¬ schenkreis in den Pulskondensator CPULS übertragen wird, füh- ren neben den Pulsverlusten während der Pulsabgabe an dieThe charging circuit 2a of the pulse generator device 2 within the magnetic stimulator 1 can be designed as a linear charging circuit. forms his or as a clocked charging circuit. For example, Fig. 14 shows an embodiment with a linear charging circuit. In contrast, Fig. 17 shows a variant with a clocked charging circuit. The linear charging circuit required in relation to the clocked charging circuit a large, high voltage suitable DC link capacitors tor with a capacitor voltage, for example more than 2000 V. The resistors through which the energy is transferred from the interim ¬ intermediate circuit in the pulse capacitor C PULSE, leadership ren next the pulse losses during the pulse delivery to the
Stimulationsspule 4 zu zusätzlichen Verlusten, wobei dies mit einer starken Temperaturerhöhung verbunden sein kann. Demgegenüber speichert eine getaktete Ladeschaltung die Zwischen- kreisenergie auf einem relativ niedrigen Spannungslevel von beispielsweise 400 V. Die nötige Hochspannung zur Pulsabgabe tritt nur an dem Pulskondensator selbst auf bzw. nur an einem Ausgang des Schaltnetzteils. Die Verluste innerhalb der ge¬ takteten Ladeschaltung sind daher geringer als bei Verwendung einer linearen Ladeschaltung. Aus diesem Grunde kann die ge- taktete Ladeschaltung wesentlich kompakter als die lineareStimulation coil 4 to additional losses, which may be associated with a strong increase in temperature. In contrast, stores a clocked charging circuit, the intermediate circuit energy at a relatively low voltage level, for example, 400 V. The necessary high voltage for pulse delivery occurs only on the pulse capacitor itself or only at an output of the switching power supply. The losses within the ge ¬ clocked charging circuit are therefore lower than when using a linear charging circuit. For this reason, the clocked charging circuit can be much more compact than the linear charging circuit
Ladeschaltung aufgebaut werden. Zudem weist die getaktete La¬ deschaltung, die beispielsweise in Fig. 17 dargestellt ist, einen höheren Wirkungsgrad als die lineare Ladeschaltung auf. Daher wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Magnetstimulators 1 eine getaktete Ladeschaltung als Ladeschaltung 2a der Pulsgeneratoreinrichtung 2 eingesetzt . Charging circuit are constructed. In addition, the clocked La ¬ circuit, which is shown for example in Fig. 17, a higher efficiency than the linear charging circuit. Therefore, in a preferred embodiment of the magnetic stimulator 1 according to the invention, a clocked charging circuit is used as charging circuit 2a of the pulse generator device 2.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetstimulators 1 ist die programmierbare Steuereinrichtung 3 des Magnetstimulators 1 über eine Schnittstelle 6 an einen Rechner 7 anschließbar, auf dem ein Nutzer-Editor zur Konfiguration der Pulssequenz PS vorgesehen ist. Bei diesem Nut- zer-Editor handelt es sich vorzugsweise um einen grafischen Editor, der beispielsweise durch den Rechner ausgeführt werden kann und über eine grafische Nut zeroberfläche (GUI) des Rechners dem Nutzer angezeigt werden kann. Bei dem Nutzer handelt es sich beispielsweise um einen Nutzer, der einen Pa¬ tienten P behandelt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wird der Nutzer-Editor auf einem in dem Magnetsti- mulator 1 installierten Rechner (embeddedPC) ausgeführt. Bei dieser Ausführungsvariante weist der Magnetstimulator 1 eine eigene grafische Benutzerschnittstelle (GUI) auf. In a preferred embodiment of the magnetic stimulator 1 according to the invention, the programmable control device 3 of the magnetic stimulator 1 can be connected via an interface 6 to a computer 7, on which a user editor for configuring the pulse sequence PS is provided. In this groove The editor is preferably a graphical editor that can be executed, for example, by the computer and can be displayed to the user via a graphical user interface (GUI) of the computer. When the user is, for example, a user who is treating any Pa ¬ tienten P. In another possible embodiment, the user editor is executed on a computer (embedded PC) installed in the magnetic stimulator 1. In this embodiment variant, the magnetic stimulator 1 has its own graphical user interface (GUI).
Fig. 25 zeigt beispielhaft einen Arbeitsablauf zur Konfigura¬ tion bzw. Parametrisierung eines Pulses mit einer besonderen Pulsform. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die Puls- form zunächst mithilfe einer besonderen Anwendung Pulsdesig¬ ner erstellt. Dieser erstellte Puls kann dann in ein Stimula- torformat exportiert werden. Daraufhin wird er direkt zu dem Magnetstimulator 1 über eine Schnittstelle übertragen. Für die Durchführung eines Experimentes bzw. einer Session oder Sitzung kann der Puls weiter aufbereitet werden. Hierzu kann der Puls mit einer Anwendung Pulse Intensity geladen werden. Hiermit ist es möglich, die gewünschte Pulsintensität einzu¬ stellen oder eine Serie von Pulsen zu generieren. Weiterhin ist es möglich, dass die Reihenfolge der Pulse über eine be- sondere Anwendung Randomizer für die jeweilige Sitzung rando- misiert werden. Nach Erstellen der Pulse können diese beispielsweise auf einem USB-Stick aufgeladen werden und über eine USB-Schnittstelle in den Magnetstimulator 1 kopiert wer¬ den. Die erstellten Impulse können auch über eine andere Kom- munikationsmethode in den Magnetstimulator 1 kopiert werden. Der auf diese Weise geschaffene Puls mit der besonderen Puls¬ form und/oder Pulspolarität kann bei einer möglichen Ausfüh- rungsvariante innerhalb eines Speichers des Magnetstimulators 1 zur weiteren Verwendung gespeichert werden. Fig. 25 shows an example of a workflow for configura ¬ tion or parameterization of a pulse with a particular pulse shape. In one possible embodiment, the pulse shape is first created using a special application Pulse desig ¬ ner. This generated pulse can then be exported to a stimulator format. Then it is transmitted directly to the magnetic stimulator 1 via an interface. For the execution of an experiment or a session or session, the pulse can be further processed. For this, the pulse can be loaded with a Pulse Intensity application. This makes it possible einzu the desired pulse intensity ¬ provide or generate a series of pulses. Furthermore, it is possible for the order of the pulses to be randomized via a special application of randomizers for the respective session. After creating the pulses, these can be charged, for example, on a USB stick and copied via a USB interface in the magnetic stimulator 1 who ¬ . The generated pulses can also be copied into the magnetic stimulator 1 via another communication method. The thus created pulse with the special pulse ¬ form and / or pulse polarity can in a possible execution variant are stored within a memory of the magnetic stimulator 1 for further use.
Fig. 26 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Stimulus bzw. Pulses, der aus einer Einfachwelle (Fig. 26A) oder einer aus einer Doppelwelle (Fig. 26B) besteht. Der dargestellte Stimulus besteht aus einer Einzel-, einer Doppel- oder einer Mehrfachsinusschwingung des Stroms durch die Stimulationsspu¬ le 4. Der Stimulationspuls hat eine Intensität Io und kann zu einem definierten Zeitpunkt t durch den Anwender bzw. Nutzer oder entsprechend den gebildeten komplexen Pulsprotokoll aus¬ gelöst werden. Die Polarität des Stimulus bzw. Pulses kann vorzugsweise geändert werden, d.h. die erste Sinusschwingung wird um die Zeitachse herumgespiegelt. Fig. 26 zeigt die Dar- Stellung eines Stimulus bzw. Pulses für eine positive Einzel- und Doppelschwingung. Der Stimulus kann im Weiteren symbolisch über ein Rechteck symbolisiert werden, wie in Fig. 26 angedeutet . Fig. 27 zeigt Doppelpulse (paired pulses) . Als Doppelpulse werden zwei direkt aufeinanderfolgende Stimuli bzw. Pulse mit gleichen oder unterschiedlichen Amplituden bezeichnet. Fig. 26 is a diagram showing a stimulus consisting of a single wave (Fig. 26A) or a double wave (Fig. 26B). The stimulus shown consists of a single, a double or a multiple sinusoidal oscillation of the current through the Stimulationssspu ¬ le 4. The stimulation pulse has an intensity Io and can at a defined time t by the user or user or according to the formed complex pulse log ¬ be solved. The polarity of the stimulus or pulse can preferably be changed, ie the first sinusoidal oscillation is reflected around the time axis. FIG. 26 shows the representation of a stimulus or pulse for a positive single and double oscillation. The stimulus can be symbolically symbolized by a rectangle, as indicated in FIG. 26. Fig. 27 shows double pulses (paired pulses). Double pulses are two direct successive stimuli or pulses with the same or different amplitudes.
Fig. 27 zeigt die schematische Darstellung eines Doppelpulses mit dem dazugehörigen Stromzeitverlauf durch die Stimulati- onsspule 4. Der zeitliche Abstand zwischen den beiden Stimuli bzw. Pulsen wird mit tPP und der Intensitätsunterschied mit ΔΙ bezeichnet. Fig. 27 zeigt die beiden am häufigsten gebrauchten Doppelpulsvarianten innerhalb einer komplexen Pulsfolge PS. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird ein Evaluationspuls EP durch einen derartigen Doppelpuls gebil¬ det . Als Interstimulusintervall wird der zeitliche Abstand tisi zwischen Stimuli mit gleicher Intensität I bezeichnet. Die Pulssequenz bzw. das Pulsprotokoll PS stellt eine zeitliche serielle Anordnung verschiedener Stimuli bzw. Pulse, Pake- te/Bursts sowie Doppelpulse mit definierten Eigenschaft dar, welches automatisch abgearbeitet bzw. abgegeben wird. Die Pulsform bzw. Stimulusform ist die Kurvenform des Stromzeitverlaufs durch die Stimulations- bzw. Behandlungsspule. Bei einer biphasischen Stimulation des Patienten P sind dies bei- spielsweise Einfach-, Doppel- und Mehrfachwellen. FIG. 27 shows the schematic representation of a double pulse with the associated current-time profile through the stimulation coil 4. The time interval between the two stimuli or pulses is denoted by t PP and the intensity difference by ΔΙ. FIG. 27 shows the two most frequently used double pulse variants within a complex pulse train PS. In a possible variant embodiment, an evaluation pulse EP by such double pulse is gebil ¬ det. Interstimulus interval is the time interval tisi between stimuli of equal intensity I. The pulse sequence or the pulse protocol PS represents a temporal serial arrangement of different stimuli or pulses, packets / bursts and double pulses with a defined property, which is automatically processed or dispensed. The pulse shape or stimulus shape is the waveform of the current time course through the stimulation or treatment coil. In the case of a biphasic stimulation of the patient P, these are, for example, single, double and multiple waves.
Fig. 29 zeigt den Aufbau eines Pulspaketes PP innerhalb eines Pulszuges PZ einer komplexen Pulssequenz PS. Ein Pulspaket bzw. Pulsburst PP bezeichnet einen Container von n Stimuli bzw. Pulsen mit einem Interstimulusintervall tISi- Innerhalb eines Pulspakets bzw. Pulsbursts PP wird die Intensität I, die Polarität sowie das Interstimulusintervall aller Pulse bzw. Stimuli gleich gehalten. Ein Sonderfall mit n = 4 Stimu¬ li wird als Quadropulsstimulation bezeichnet. FIG. 29 shows the structure of a pulse packet PP within a pulse train PZ of a complex pulse sequence PS. A pulse packet or pulse burst PP denotes a container of n stimuli or pulses with an interstimulus interval t IS i. Within a pulse packet or pulse burst PP, the intensity I, the polarity and the interstimulus interval of all pulses or stimuli are kept the same. A special case with n = 4 Stimu ¬ li is called Quadropulsstimulation.
Fig. 30 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Paketintervalls bzw. InterburstIntervalls . Das Paket- bzw. Interburst- intervall tiBi ist der zeitliche Abstand zwischen zwei Pulspa¬ keten bzw. Pulsbursts PP . Die beiden aufeinanderfolgenden Pulspakete PP sind nicht immer identisch. Fig. 30 is a diagram for explaining a packet interval and interburst interval, respectively. The package or Interburst- interval ti B i is the time interval between two Pulspa ¬ ketene or pulse bursts PP. The two consecutive pulse packets PP are not always identical.
Fig. 31 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Einfachwelle. Die Einfachwelle stellt die einfachste Stimulusform bzw. Pulsform der biphasischen Stimulation dar. Die Einfachwelle besteht aus genau einer einzigen Sinusschwinung mit einer vorgegebenen Periodendauer T, wie in Fig. 31 dargestellt. Fig. 32 zeigt ein Diagramm einer Doppelwelle. Die Doppelwelle besteht aus zwei Sinusvollschwingungen, wie in Fig. 32 dargestellt. So ist es möglich, beliebig viele Sinusschwingungen hintereinander aneinanderzureihen. Aufgrund einer systembe- dingten Gerätedämpfung nimmt dabei die Amplitude allerdings exponenziell ab, wodurch ein praktischer Nutzen von mehr als zwei Schwingungen nur selten besteht. Fig. 31 is a diagram showing a single wave. The single wave represents the simplest stimulus shape or pulse shape of the biphasic stimulation. The single wave consists of exactly one single sinusoidal oscillation with a predetermined period T, as shown in FIG. Fig. 32 shows a diagram of a double wave. The double wave consists of two sine waves, as shown in Fig. 32. So it is possible to string together as many sinusoids as you like. Due to a system-related attenuation of the device, however, the amplitude decreases exponentially, whereby a practical benefit of more than two oscillations only rarely exists.
Fig. 33 zeigt beispielhaft eine komplexe Pulssequenz PS mit mehreren Pulszügen PZ, die jeweils aus Pulspaketen PP bestehen, welche ihrerseits aus einer Folge von Pulsen bestehen. Der Pulszug bzw. Pulstrain PZ bezeichnet einen Container von n verschiedenen Pulspaketen bzw. Pulsbursts PP und bildet eine oberste Verschachtelungsebene einer komplexen Pulssequenz PS bzw. eines komplexen Pulsprotokolls, wie es in Fig. 33 dargestellt ist. Es können verschiedene unterschiedliche Pulszüge PZ hintereinander aneinandergereiht werden. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Pulstrains bzw. Pulszügen PZ wird als Intertrainintervall tITI bezeichnet. 33 shows, by way of example, a complex pulse sequence PS with a plurality of pulse trains PZ, each consisting of pulse packets PP, which in turn consist of a sequence of pulses. The pulse train PZ denotes a container of n different pulse packets or pulse bursts PP and forms a topmost nest level of a complex pulse sequence PS or a complex pulse protocol, as shown in FIG. 33. Different different pulse trains PZ can be strung together in succession. The time interval between two Pulstrains or pulse trains PZ is referred to as Intertrainintervall t ITI .
Die Repetierrate gibt die Anzahl der Stimuli bzw. Pulse pro Zeit an. Während herkömmliche Stimulatoren üblicherweise eine Repetierrate von bis 100 Hz erreichen, ist es mit der Pulsge¬ neratoreinrichtung 2 des erfindungsgemäßen Magnetst imulators 1 möglich, eine Repetierrate von bis zu 1 kHz und mehr einzu¬ stellen . The repetition rate indicates the number of stimuli or pulses per time. While conventional stimulators usually reach a repetition rate of 100 Hz, it is possible with the imulators 1 Pulsge ¬ neratoreinrichtung 2 of Magnetst invention provide a repetition rate of up to 1 kHz and more einzu ¬.
Ein Grundprotokoll einer komplexen Pulssequenz PS besteht aus Pulspaketen PP und den darin enthaltenen Einzelimpulsen bzw. Stimuli. Die Parametrierung eines Grundprotokolls kann bei¬ spielsweise das Interstimulusintervall tisi oder die Pulsform oder den Anteil der Impulse je Pulspaket PP sowie das Paket¬ intervall tiBi angeben. Fig. 34 zeigt eine Protokollvariante bzw. eine komplexe Puls¬ sequenz mit einem darin enthaltenen Evaluationspuls EP. Dieser Evaluationspuls EP ist zwischen zwei Pulspaketen PP vor- gesehen und kann beispielsweise als Doppelpuls ausgebildet sein. In der Regel wird zu diesem Evaluationspuls EP ein Triggersignal von dem Magnetstimulator 1 ausgelöst, um damit beispielsweise einen EMG-Verstärker zur Messung einer motorischen Muskelantwort zu starten. Zusätzlich zu den Parametri- sierungsmöglichkeiten eines Grundprotokolls können folgende Parameter bei der in Fig. 34 dargestellten Protokollvariante eingestellt werden: nämlich die Pulsintensität des Evaluati¬ onspulses (0 bis 100 %) , einen Pulsintensitätsunterschied ΔΙ zwischen den beiden Pulsen des Doppelpulses, welcher den Eva- luationspuls EP bildet (z.B. ΔΙ = +/-20 %) . Ein Abstand vom letzten Pulspaket tEV (beispielsweise 100 ms) und ein Abstand zum nächsten Pulspaket tDELAY (beispielsweise ebenfalls min¬ destens 100 ms ) . Bei einer möglichen Ausführungsform bzw. Protokollvariante kann die Polarität der einzelnen Impulse bzw. Stimuli zwi¬ schen den verschiedenen Pulspaketen PP der komplexen Pulssequenz PS gewechselt werden. Sind beispielsweise die Pulse des ersten Pulspaketes PP positive Pulse, so können die Polaritä- ten der Pulse innerhalb des darauffolgenden Pulspaketes PP negativ sein. Ein Polaritätswechsel der Pulse innerhalb eines Pulspaketes PP ist in der Regel nicht vorgesehen. A basic protocol of a complex pulse sequence PS consists of pulse packets PP and the individual pulses or stimuli contained therein. The parameterization of a basic protocol can play specify the interstimulus interval tisi or the pulse form, or the proportion of pulses per pulse packet and the packet PP ¬ interval TiBi at ¬. Fig. 34 shows a protocol variant or a complex pulse sequence with a ¬ contained therein Evaluation pulse EP. This evaluation pulse EP is provided between two pulse packets PP and may, for example, be designed as a double pulse. As a rule, a trigger signal is triggered by the magnetic stimulator 1 for this evaluation pulse EP in order to start, for example, an EMG amplifier for measuring a motor muscle response. In addition to the parameterisation sierungsmöglichkeiten a basic protocol, the following parameters may be used in the set in Fig protocol variant illustrated. 34: namely, the pulse intensity of the Evaluati ¬ onspulses (0 to 100%), a pulse intensity difference ΔΙ between the two pulses of the double pulse which the Eva luationspuls EP forms (eg ΔΙ = +/- 20%). A distance from the last pulse packet t EV (for example, 100 ms) and a distance to the next pulse packet t DELAY (for example likewise min ¬ least 100 ms). In one possible embodiment or protocol variant, the polarity of the individual pulses, or stimuli Zvi ¬ rule can the different pulse packets PP of the complex pulse sequence PS to be replaced. For example, if the pulses of the first pulse packet PP are positive pulses, then the polarities of the pulses within the subsequent pulse packet PP may be negative. A polarity change of the pulses within a pulse packet PP is usually not provided.
Bei einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Magnetstimulators 1 wird eine I-Wave-Latenz zeit bestimmt. Die I-Wave-Latenz zeit ist von Individuum zu Individuum bzw. von Patient zu Patient verschieden und kann in einem Bereich von 1 ms bis 2 ms für die Grundwelle liegen. Alle weiteren I- Wave-Latenzen sind ganzzahlige Vielfache dieser Grundlatenzzeit. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die I-Wave- Latenzzeit des Patienten P durch die Abgabe von Doppelpulsen (Pair Pulse-Stimulation) mit unterschiedlichen Interstimulu- sintervallen durch Messung einer motorischen Muskelantwort bestimmt. Dabei wird das Interstimulusintervall so lange kon¬ tinuierlich verstellt, bis eine maximale motorische Mus¬ kelantwort gemessen wird. Dieses Interstimulusintervall ent¬ spricht der I-Wave-Latenz zeit des Patienten. In one possible embodiment variant of the magnetic stimulator 1 according to the invention, an I-wave latency is determined. The I-wave latency time varies from individual to individual or patient to patient, and may range from 1 ms to 2 ms for the fundamental. All other I- Wave latencies are integer multiples of this base latency. In one possible embodiment, the I-wave latency of the patient P is determined by the delivery of double pulses (pair pulse stimulation) with different Interstimulu- sintervallen by measuring a motor muscle response. Here, the interstimulus interval is adjusted as long kon ¬ continuously until a maximum motor Mus ¬ kelantwort is measured. This Inter stimulus interval ent ¬ says the I-wave latency time of the patient.
Bei der Applikation von komplexen Pulsprotokollen bzw. Pulssequenzen PS, wie sie für die Induktion einer Plastizitätsänderung in einem menschlichen Gehirn notwendig ist, erzeugt eine Anpassung von Protokollparametern an die ermittelte I- Wave-Latenz zeit bei der Behandlung einen maximalen Effekt. In the application of complex pulse protocols or pulse sequences PS, as it is necessary for the induction of a plasticity change in a human brain, an adaptation of protocol parameters to the determined I-wave latency time during treatment produces a maximum effect.
Fig. 35 zeigt beispielhaft einen Bedienungsablauf, wie er bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 erfolgen kann. Die Behandlung eines Patienten P bzw. die Beaufschlagung eines Gewebes mit einem Magnetfeld erfolgt innerhalb einer soge¬ nannten Sitzung (Session) . Bei der Sitzung wird eine komplexe Pulssequenz über die Stimulationsspule 4 an das zu untersu¬ chende Gewebe abgegeben. Die komplexe Pulssequenz PS besteht im einfachsten Fall aus Einzelpulsen bzw. Stimuli. Komplexe Pulssequenzen PS, die innerhalb der Sitzung abgegeben werden, bestehen aus Pulszügen PZ . Pulszüge bzw. -trains PZ bestehen ihrerseits aus Pulsbursts bzw. Pulspaketen PP . Die Pulsbursts bzw. Pulspakete PP enthalten Stimuli bzw. Pulse. Ein Stimulus kann als Einzelimpuls, aber auch, wie in Fig. 35 gezeigt, als Vielfachdoppelpuls sein. Mit dem erfindungsgemäßen Magnetsti- mulator 1 ist es möglich, dass ein Nutzer eine komplexe Puls¬ sequenz PS individuell konfiguriert. Bei einer möglichen Aus¬ führungsform wird nach der Konfiguration eines Pulses hin- sichtlich seiner Pulsform oder nach der Konfiguration einer komplexen Pulssequenz seitens des Editors überprüft, ob die konfigurierten Pulse bzw. die konfigurierte Pulssequenz PS zulässig ist. FIG. 35 shows, by way of example, an operating sequence, as can be carried out in the case of the magnetic stimulator 1 according to the invention. The treatment of a patient P or the application to a tissue with a magnetic field within a so-called ¬ session (session). At the meeting, a complex pulse sequence via the stimulation coil 4 is delivered to the to investi ¬-reaching tissue. The complex pulse sequence PS consists in the simplest case of individual pulses or stimuli. Complex pulse sequences PS delivered within the session consist of pulse trains PZ. Pulse trains or trains PZ in turn consist of pulse bursts or pulse packets PP. The pulse bursts or pulse packets PP contain stimuli or pulses. A stimulus may be a single pulse, but also, as shown in FIG. 35, a multiple double pulse. The inventive Magnetsti- mulator 1, it is possible that a user configures a complex pulse sequence PS ¬ individually. In one possible embodiment , after the configuration of a pulse, visually checking its pulse shape or after configuring a complex pulse sequence by the editor, checks whether the configured pulses or the configured pulse sequence PS is permissible.
Fig. 36 zeigt eine Anzeige auf einer grafischen Benutzeroberfläche GUI zur Erläuterung der Funktionsweise eines bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 einsetzbaren Nutzer- Editors. In Fig. 36 wird innerhalb einer Session bzw. einer Sitzung eine Pulsfrequenz gebildet, die aus neun Einzelimpul¬ sen mit biphasischer Wellenform besteht. Wie in Fig. 36 dargestellt, kann eine Auswahl der Intensität I in verschiedenen Varianten erfolgen. Weiterhin ist es möglich, Triggerzeitpunkte durch den Nutzer zu setzen. Bei jedem gesetzten Trig- gerpunkt gibt der Magnetstimulator 1 ein Signal über eine Schnittstelle ab, welches durch ein Aufzeichnungsgerät ge¬ nutzt werden kann, um die auf diesen Stimulus folgende Mus¬ kelantwort zu speichern. FIG. 36 shows a display on a graphical user interface GUI for explaining the mode of operation of a user editor which can be used in the magnetic stimulator 1 according to the invention. In Fig. 36, a pulse is formed within a session or a session which consists of nine Einzelimpul ¬ sen biphasic waveform. As shown in FIG. 36, a selection of the intensity I can take place in different variants. Furthermore, it is possible to set trigger times by the user. Gerpunkt at each set of Trig magnetic stimulator is one from a signal via an interface, which can be a recording device ge ¬ uses to store the following to this stimulus Mus ¬ kelantwort.
Bei dem Nutzer-Editor können die Pulszüge PZ und die Puls- bursts bzw. Pulspakete PP jeweils durch einen eigenen Assis¬ tenten erzeugt werden. So kann beispielsweise in einer When the user Editor the pulse trains PZ and the pulse bursts may or pulse packets PP are each generated by a separate assisting ¬ tenten. For example, in one
Dropdown-Box ein „Burst" für Pulspaket oder „Train" für Puls¬ zug seitens des Nutzers ausgewählt werden. Pulszüge PZ basie¬ ren auf Pulspaketen und Pulspakete PP basieren auf Stimuli. Eine Session bzw. Sitzung kann als Stimulus bzw. Pulssequenz PS gespeichert werden und in einem Burst-Designer des Nutzer- Editors weiterverwendet werden. Bei einer möglichen Ausführungsform enthält der Nutzer-Editor einen Stimulus-Designer, einen Pulspaketassistenten PPA sowie einen Pulszugassistenten PZA. Diese Assistenten sind besonders dann geeignet, wenn große Intervalle zwischen einzelnen Pulsen auftreten. Fig. 37 zeigt ein Diagramm, bei dem in dem angezeigten Nutzer-Editor durch den Nutzer ein Burst PP hinzugefügt wird. Dropdown box a "burst" for Pulspaket or "train" for pulse ¬ zug be selected by the user. Pulse trains PZ basie ¬ ren on pulse bursts and pulse packets PP based on stimuli. A session can be stored as a stimulus or pulse sequence PS and used in a burst designer of the user editor. In one possible embodiment, the user editor includes a stimulus designer, a pulse packet assistant PPA, and a pulse train assistant PZA. These wizards are particularly suitable when large intervals occur between individual pulses. Fig. 37 is a diagram in which a burst PP is added by the user in the displayed user editor.
Fig. 38 zeigt ein Diagramm, bei dem über die Nut zerschnitt- stelle ein Pulszug PZ durch den Nutzer hinzugefügt wird. FIG. 38 shows a diagram in which a pulse train PZ is added by the user via the slot splitter.
Fig. 39 zeigt beispielhaft einen Stimulus-Designer zur Konfiguration eines Stimulus bzw. Pulses. Der Nutzer hat die Mög¬ lichkeit, Merkmale der Stimuli bzw. Pulse beispielsweise durch Anklicken von „Detail" zu verändern. Beispielsweise kann der Nutzer die Startpolarität oder die Periodendauer des Stimulus bzw. Pulses oder der jeweiligen Welle einstellen. Jeder gebildete bzw. konfigurierte Stimulus oder Puls kann bei einer möglichen Ausführungsform abgespeichert werden und von diesem Speicher zur weiteren Verarbeitung wieder heruntergeladen werden. Die Pulssequenzen PS können hinsichtlich ihrer Wirkungen auf den Patienten P bewertet werden und/oder hinsichtlich ihrer Pulsstrukturen mit Messergebnissen By way of example, FIG. 39 shows a stimulus designer for configuring a stimulus or pulse. The user has to change the Mög ¬ friendliness, characteristics of the stimuli or pulses, for example, by clicking on "detail". For example, the user can set the start polarity or the period of the stimulus or pulse, or the respective shaft. Each formed or configured Stimulus or pulse may be stored in one possible embodiment and downloaded from this memory for further processing The pulse sequences PS may be evaluated for their effects on the patient P and / or for their pulse structures with measurement results
und/oder Effekte am Patienten korreliert werden. and / or effects on the patient.
Figuren 40A, 40B zeigen beispielhaft ein mit einem Burst- Assistenten PPA gebildetes Pulspaket PP . Fig. 40B zeigt einen mit einem Train-Assistenten PZA gebildeten Pulszug PZ. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann mithilfe eines Pulsselektors, wie er in Fig. 41 beispielhaft darge¬ stellt wird, eine Pulsform eines Pulses konfiguriert werden. Bei dem in Fig. 41 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Auswahlbildschirm zweiteilig aufgebaut. Der Pulsselektor läuft vorzugsweise direkt auf dem Gerät und dient zur Auswahl der auf dem Gerät gespeicherten Protokolle. Hierdurch ist eine Betrieb des MagnetSimulators 1 auch ohne Anschluss eines externen PCs möglich. In einem linken Bereich kann eine Puls- form ausgewählt werden, die im rechten Teil des Auswahlbild¬ schirms grafisch dargestellt wird. Gültige und ungültige Pul¬ se können in dem Auswahlbaum im linken Bereich entsprechend gekennzeichnet werden. Die Kennzeiten der verschiedenen Pulse können ebenfalls dargestellt werden. Der Kurventyp, d.h. Spu¬ lenstrom, elektrisches Feld oder elektrischer Feldgradient, kann durch ein Dropdown-Feld im Menü ausgewählt werden. FIGS. 40A, 40B show by way of example a pulse packet PP formed with a burst assistant PPA. 40B shows a pulse train PZ formed with a train assistant PZA. In another possible embodiment, a pulse shape of a pulse may be using a Pulsselektors as is exemplified Darge ¬ represents in Fig. 41 to be configured. In the embodiment shown in Fig. 41, a selection screen is constructed in two parts. The pulse selector preferably runs directly on the device and serves to select the protocols stored on the device. As a result, an operation of the MagnetSimulators 1 is possible without connecting an external PC. In a left area, a pulse the image of the selection screen ¬ is shown graphically in the right portion form are selected. Valid and invalid pulses can be marked accordingly in the selection tree in the left area. The times of the different pulses can also be displayed. The curve type, ie Spu ¬ lenstrom, electric field or electric field gradient, can be selected by a drop-down menu.
Mithilfe eines Puls-Designers ist es möglich, eine Pulsform des jeweiligen Pulses zusammenzusetzen bzw. festzulegen. With the help of a pulse designer, it is possible to assemble or define a pulse shape of the respective pulse.
Fig. 42 zeigt beispielsweise einen zusammengesetzten Puls, der aus Sinuswelle, zwei Pausen und einer negativen Halbwelle besteht. Durch Doppelklicken können die Zeitdauer der einzelnen Abschnitte editiert werden. Die Länge der verschiedenen Abschnitte des Pulses kann auch durch Ziehen mit einer Maus verändert werden.  For example, Fig. 42 shows a composite pulse consisting of sine wave, two pauses and a negative half wave. By double clicking the duration of each section can be edited. The length of the different sections of the pulse can also be changed by dragging with a mouse.
Der erfindungsgemäße Magnetstimulator 1 kann zur Magnetstimu¬ lation eines organischen Gewebes eingesetzt werden. Die Mag- netstimulation ist eine nicht-invasive, nahezu schmerzfreieThe magnetic stimulator 1 according to the invention can be used to Magnetstimu ¬ lation of an organic tissue. The magnetic stimulation is a non-invasive, almost painless
Methode, bei der Nerven des Gewebes durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld durch Induktion in ihrer elektrischen Aktivität beeinflusst werden. Dabei können die Nerven akti¬ viert oder gehemmt werden. Method in which nerves of the tissue are influenced by a time-varying magnetic field by induction in their electrical activity. The nerves can acti ¬ fourth or inhibited.
Die Stimulationsspule 4 des Magnetstimulators 1 ist nahe ei¬ ner Hautoberfläche platziert. Die Stimulationsspule 4 erzeugt ein sich über die Zeit rasch veränderliches magnetisches Feld, das in das Gewebe eindringt. Dieses eindringende Mag- netfeld ruft eine Induktion in elektrisch leitfähige Bereiche des Gewebes hervor. In weiteren Anwendungen ist es auch möglich, die Stimulationsspule 4 in das Gewebe einzuführen. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Magnetstimulators 1 bedarf keinerlei besonderer Vorbereitung der Hautoberfläche des Pa¬ tienten P. Der Magnetstimulator 1 kann ein Magnetfeld generieren, das durch Kleidung, Haare etc. hindurch drängt und eine Reizung erzeugt. Auch tiefliegende Gebiete sind erreich¬ bar, da das magnetische Feld durch Knochenstrukturen, wie beispielsweise das Schädeldach, hindurchdringt. Die Tiefen¬ reichweite ist auf einige Zentimeter beschränkt. Eine erfolgreiche Stimulation hängt von der Stärke und Orien¬ tierung des durch die Stimulationsspule 4 induzierten The stimulation coil 4 of the magnetic stimulator 1 is placed near ei ¬ ner skin surface. The stimulation coil 4 generates a rapidly changing magnetic field over time, which penetrates into the tissue. This penetrating magnetic field induces induction into electrically conductive areas of the tissue. In other applications, it is also possible to introduce the stimulation coil 4 into the tissue. The use of the magnetic stimulator 1 according to the invention requires no special preparation of the skin surface of the Pa ¬ tienten P. The magnetic stimulator 1 may generate a magnetic field which urges by clothing, hair, etc. therethrough and produces irritation. Even low-lying areas are the goal of reaching ¬ bar, since the magnetic field by bone structures such as the skull, penetrating. The depths ¬ reach is limited to a few centimeters. A successful stimulation depends on the strength and orientation of the Orien ¬ induced by the stimulation coil 4
elektrischen Feldes sowie der am Magnetstimulator 1 eingestellten Pulsform ab. Die ermittelten Reizschwellen gelten jeweils für eine Untersuchungssitzung bzw. Session, da sie stark von der physiologischen Verfassung des jeweiligen Patienten abhängen (Müdigkeit, Nervosität oder beispielsweise Blutzuckerspiegel) . electric field and set on the magnetic stimulator 1 pulse shape. The determined stimulation thresholds are valid for an examination session or a session, since they depend strongly on the physiological condition of the respective patient (fatigue, nervousness or, for example, blood sugar levels).
Um die Magnetstimulation zwischen verschiedenen Patienten bzw. Probanden vergleichbar zu machen, wird die Stimulationsintensität vorzugsweise hinsichtlich der individuellen motorischen Reizschwelle normalisiert. Die motorische Schwelle wird als jene minimale Reizstärke definiert, die ausreicht, um in einem entspannten Muskel in zumindest der Hälfte der Fälle ein gewisses Muskelaktionspotenzial zu erzeugen. Die im entspannten Muskel gewonnene Schwelle wird aus diesem Grunde als motorische Ruheschwelle RMT (Resting Motor Threshold) be¬ zeichnet. Die aktive motorische Schwelle AMT (Active Motor Threshold) kann in gleicher Weise im vorgespannten Muskel be- stimmt werden und liegt üblicherweise um 5 bis 20 % unterhalb der motorischen Ruheschwelle RMT. Der erfindungsgemäße Mag¬ netstimulator 1 erlaubt die Abgabe verschiedener, selbst zusammenstellbarer Pulsformen. Bei einer möglichen Ausführungs- form kann mittels eines Einstellrades an einer Nutzer- Schnittstelle des Magnetstimulators 1 die Intensität I der abzugebenden Stimulationspulse eingestellt werden. Weiterhin kann bei einer möglichen Ausführungsform mittels eines Aus- wahlschalters über einen Pulsselektor an einem Display eine gespeicherte Pulsform ausgewählt werden. In order to make the magnetic stimulation between different patients or test persons comparable, the stimulation intensity is preferably normalized with regard to the individual motor stimulation threshold. The motor threshold is defined as the minimum stimulus intensity sufficient to produce some muscle action potential in a relaxed muscle in at least half of the cases. The threshold obtained in the relaxed muscle is for this reason as motor resting threshold RMT (resting motor threshold) ¬ be distinguished. The active motor threshold AMT (Active Motor Threshold) can be determined in the same way in the preloaded muscle and is usually 5 to 20% below the motor rest threshold RMT. The Mag ¬ netstimulator 1 according to the invention allows the delivery of different, self-assembled pulse shapes. In one possible implementation form can be adjusted by means of a dial to a user interface of the magnetic stimulator 1, the intensity I of the stimulation pulses to be delivered. Furthermore, in one possible embodiment, a stored pulse shape can be selected by means of a selection switch via a pulse selector on a display.
Mit einem weiteren Einstellrad kann bei einer möglichen Ausführungsform die Repetierfrequenz bzw. die Repetierrate ein- gestellt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann mit einem weiteren Einstellrad die Pulsfolgendauer, d.h. die maximale Länge einer abzugebenden Pulsfolge gewählt werden. In another embodiment, the repetition frequency or the repetition rate can be set with a further dial. In another embodiment, with another dial, the pulse duration, i. the maximum length of a pulse train to be delivered can be selected.
In einem Einzelpulsbetrieb des Magnetstimulators 1 wird bei Betätigen eines Tasters ein einzelner Stimulationspuls mit der gewählten Pulsform abgegeben. Bei einem Repetierbetrieb des Magnetstimulators 1 wird eine Pulsfolge mit eingestellter Repetierfrequenz bzw. Repetierrate abgegeben, solange eine bestimmte Taste gedrückt gehalten wird. In a single-pulse operation of the magnetic stimulator 1, a single stimulation pulse is delivered with the selected pulse shape when pressing a button. In a repeating operation of the magnetic stimulator 1, a pulse train is output with the set repetition frequency or repetition rate, as long as a certain key is kept pressed.
Bei möglichen Ausführungsformen können durch Drücken einer Speichertaste durch den Nutzer die aktuell eingestellten Werte für die Pulsintensität, Pulssequenz, Pulsfolgendauer und Pulsform gespeichert werden. Die gespeicherten Werte werden auch bei ausgeschaltetem Magnetstimulator 1 erhalten. Dadurch ist es z.B. möglich, nach Einschalten des Magnetstimulators 1 einen zuvor gespeicherten Satz von Standardeinstellungen schnell und einfach abzurufen. Bei einer möglichen Ausführungsform wechselt der Magnetstimu- lator 1 in einen Standby-Modus , sofern kein Bedienelement für eine vorgegebene Zeit betätigt worden ist. Zur Beendigung des Standby-Betriebsmodus kann ein beliebiges Bedienelement bei- spielsweise an einer Frontplatte des Magnetstimulators 1 be¬ tätigt werden. Hierdurch wird der Magnetstimulator 1 in einen betriebsbereiten Zustand versetzt und eine entsprechende An¬ zeige leuchtet. In possible embodiments, by pressing a memory key by the user, the currently set values for the pulse intensity, pulse sequence, pulse duration duration and pulse shape can be stored. The stored values are also obtained when the magnetic stimulator 1 is switched off. This makes it possible, for example, after switching on the magnetic stimulator 1 quickly and easily retrieve a previously stored set of default settings. In one possible embodiment, the magnetic stimulator 1 changes to a standby mode if no control element has been actuated for a predetermined time. To terminate the standby mode of operation, any control element may be included. For example, be ¬ on a front panel of the magnetic stimulator be ¬ . As a result, the magnetic stimulator 1 is put into an operational state and a corresponding indicator light is lit.
Zur Auslösung von Einzelimpulsen wird der Magnetstimulator 1 eingeschaltet, wobei geprüft wird, ob eine Stimulationsspule 4 angeschlossen ist. So kann anschließend an dem Einstellele¬ ment die gewünschte Pulsintensität gewählt werden. Weiterhin wird eine Pulsfrequenz eingestellt. Durch Betätigen eines be¬ sonderen Bedienelementes, beispielsweise eines pneumatischen Fußtasters, kann die Stimulationsspule 4 scharf gestellt bzw. aktiviert werden. Durch Betätigen eines Pulstasters wird dann ein Einzelimpuls abgegeben. To trigger single pulses of the magnetic stimulator 1 is turned on, it is checked whether a stimulation coil 4 is connected. It can then be selected on the Einstellele ¬ ment the desired pulse intensity. Furthermore, a pulse frequency is set. By pressing a BE ¬ special control element, such as a pneumatic foot switch, the stimulation coil 4 can be set or activated. By pressing a pulse button then a single pulse is delivered.
Zur Auslegung einer Pulsfolge, insbesondere einer komplexen Pulssequenz PS, kann beispielsweise in einen Daueranzeigemo¬ dus gewechselt werden, wobei anschließend eine gewünschte Pulsfolgendauer gewählt wird. Nach Betätigen eines pneumati- sehen Fußtasters zur Aktivierung der Stimulationsspule 4 kann ein Pulstaster betätigt werden, sodass die gewünschte Pulsse¬ quenz an den Patienten P abgegeben wird, solange der jeweilige Taster gedrückt gehalten wird. Nach Erreichen der eingestellten Pulsfolgendauer wird die Pulsabgabe automatisch an- gehalten, selbst wenn der Taster gedrückt bleibt. To design a pulse sequence, in particular a complex pulse sequence PS, it is possible, for example, to switch to a duration display mode , in which case a desired pulse repetition duration is subsequently selected. After pressing a pneumatic foot switch see to activate the stimulation coil 4, a pulse button can be actuated so that the desired pulse ¬ quota is delivered to the patient P, as long as the respective button is pressed. Once the set pulse duration has been reached, the pulse output is automatically stopped, even if the button remains pressed.
Mit dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 ist es möglich, Stimuli bzw. Pulse mit einer sehr hohen Repetierrate zu gene¬ rieren. Dies ist aufgrund des schnellen Nachladens der Puls- Verluste möglich. Der erfindungsgemäße Magnetstimulator 1 kann Repetierraten mit einer Frequenz von 1000 Hz und mehr erzielen. Dies bietet den Vorteil, dass sich dadurch deutlich längere und stabilere Effekte bei der Stimulation erzielen lassen, die sowohl bei der Grundlagenforschung als auch bei einer therapeutischen Anwendung relevant sind. Starke andauernde Effekte sind Voraussetzung für einen therapeutischen Erfolg bei einem Patienten P. The inventive magnetic stimulator 1, it is possible stimuli or pulses with a very high repetition rate to generate ¬ Center. This is possible due to the fast reloading of the pulse losses. The magnetic stimulator 1 according to the invention can achieve repetition rates with a frequency of 1000 Hz and more. This offers the advantage of achieving significantly longer and more stable stimulation effects which are relevant in basic research as well as in a therapeutic application. Strong lasting effects are a prerequisite for therapeutic success in a patient P.
Fig. 43 zeigt ein normales Muskelpotenzial zur Darstellung von Effekten, die durch eine sich wiederholende Stimulation erreicht werden können. Die senkrechten Pfeile symbolisieren die Größe des Effektes, d.h. ein Anstieg bedeutet die Zunahme der Erregbarkeit und ein Abfall bedeutet die Abnahme der Er¬ regbarkeit des Gehirns. Die dargestellten waagrechten Pfeile zeigen die Dauer des Effektes, der an einzelnen Muskeln des Patienten P abgeleitet werden kann und der direkte Rückschlüsse auf die Veränderung der Erregbarkeit zulässt. Mit der Kurve CTBS (Continuous Theta Burst) ist der Effekt durch ein herkömmliches konventionelles Protokoll mit einer Fre¬ quenz von maximal 50 Hz (TISI = 20 ms) dargestellt. Die beiden übrigen in Fig. 43 dargestellten Kurven zeigen mit dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 durchgeführte Untersuchungen mit sogenanntem Quattropulsen, die mit einer Repetierrate von 200 Hz (tISI — 5 ms) und einer Repetierrate von 20 Hz (tisi — 50 ms) durchgeführt wurden. Wie man aus Fig. 43 erkennen kann, ist der Effekt bei der hochfrequenten Stimulation mit- hilfe des erfindungsgemäßen Magnetstimulators 1 länger und ausgeprägter als bei einer konventionellen Stimulationsform. In Fig. 43 bedeutet prä der Zustand vor der Stimulation, während post 1 bis 4 nach der Stimulation in einem Zeitbereich von 0 bis 60 min bedeutet. Die Flexibilität bei der Einstellung der komplexen Pulsmuster bzw. Pulssequenzen PS ist vorteilhaft, da eine individuelle Stimulation, die sich an die physiologischen Gegebenheiten des Probanden oder Patienten P anpasst, ermöglicht wird. Ein konkretes Beispiel für eine individualisierte Stimulation mittels Magnetstimulation ist eine an die sogenannte I-Wave adaptierte Stimulation, die bei herkömmlichen Magnetstimula- toren nur mit zwei Pulsen möglich war, wobei die beobachteten Effekte nur sehr kurz anhielten. Eine Anpassung der Applikation der Magnetstimulation, insbesondere mit mehreren, insbesondere vier bis acht Pulsen, ist für die erzielten Effekte relevant, die hierdurch stark verlängert werden können und in ihrer Ausprägung stärker sind. Ferner hat auch die Strom- flussrichtung innerhalb des Gehirns bzw. des Gewebes, welche durch die Pulspolarität bestimmt wird, einen relevanten Ein- fluss . Fig. 43 shows a normal muscle potential for representing effects that can be achieved by repetitive stimulation. The vertical arrows indicate the magnitude of the effect, ie an increase means the increase in the excitability and a drop means the decrease in ¬ He regbarkeit the brain. The illustrated horizontal arrows show the duration of the effect, which can be derived on individual muscles of the patient P and allows direct conclusions about the change in excitability. With the curve CTBS (Continuous Theta Burst), the effect is represented by a conventional conventional protocol with a fre ¬ quency of a maximum of 50 Hz (T ISI = 20 ms). The two other curves shown in FIG. 43 show examinations with so-called quattropulses carried out with the magnetic stimulator 1 according to the invention, which were carried out with a repetition rate of 200 Hz (tISI-5 ms) and a repetition rate of 20 Hz (tisi-50 ms). As can be seen from FIG. 43, the effect in the case of high-frequency stimulation with the aid of the magnetic stimulator 1 according to the invention is longer and more pronounced than in the case of a conventional stimulation form. In Fig. 43, pre means the state before stimulation, while post 1 to 4 means after stimulation in a time range of 0 to 60 min. The flexibility in setting the complex pulse patterns or pulse sequences PS is advantageous because an individual stimulation, which adapts to the physiological conditions of the subject or patient P, is made possible. One A concrete example of individualized stimulation using magnetic stimulation is stimulation adapted to the so-called I-wave, which was possible with conventional magnetic stimulators with only two pulses, whereby the observed effects only lasted very briefly. An adaptation of the application of the magnetic stimulation, in particular with several, in particular four to eight pulses, is relevant to the effects achieved, which can be greatly extended thereby and are more pronounced in their expression. Furthermore, the current flow direction within the brain or the tissue, which is determined by the pulse polarity, also has a relevant influence.
Fig. 44 zeigt ein Diagramm zur Darstellung des Effektes einer Stromflussumkehr (dies entspricht einem Polaritätswechsel) in dem stimulierten Gehirn, wie es durch den erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 möglich ist. In Fig. 44 ist eine sogenannte I-Wellen adaptierte Stimulation mit einer Frequenz von 666 Hz dargestellt. AP bedeutet einen Stromfluss in dem Gehirn, der durch transkranielle Magnetstimulation TMS erzeugt wird und von vorne nach hinten fließt. PA bedeutet einem von hinten nach vorne fließenden Stromfluss. Die waagrechten Pfeile in Fig. 44 zeigen die Dauer des Effektes und senkrechte Pfei¬ le zeigen die Höhe des Effektes an. In Fig. 44 ist eine Um- kehr des Effektes von einem Anstieg zu einem Abfall der Er¬ regbarkeit des Gehirns bei umgekehrter Polarität zu erkennen. Prä bedeutet einen Zustand vor der Intervention mittels hochfrequenter transkranialer Magnetstimulation TMS. Post bedeutet einen Zustand innerhalb von 0 bis 60 min nach Start der Intervention. Fig. 44 is a diagram showing the effect of current flow reversal (which corresponds to a polarity change) in the stimulated brain, as is possible by the magnetic stimulator 1 of the present invention. FIG. 44 shows a so-called I-wave adapted stimulation with a frequency of 666 Hz. AP means a current flow in the brain, which is generated by transcranial magnetic stimulation TMS and flows from front to back. PA means a current flow flowing from the back to the front. The horizontal arrows in Fig. 44 show the duration of the effect and vertical Pfeiffer ¬ le show the amount of the effect on. In Fig. 44 an environmental transport is the effect can be seen from a rise to a fall of ¬ He regbarkeit of the brain in reverse polarity. Pre means a state before the intervention by means of high-frequency transcranial magnetic stimulation TMS. Post means a condition within 0 to 60 minutes after the start of the intervention.
Weiterhin lassen sich experimentell nach Applikation einer doppelten Sinuswelle dieselben Effekte mit einer noch gerin- geren Variabilität nachweisen, wie in Fig. 45 verdeutlicht. Die Kürze dieser Stimulationsformen (ca. 2 min) machen Sie für die Untersuchung bei jungen Patienten bzw. Kindern P praktikabel. Fig. 45 zeigt die Effekte einer Vierfachstimula- tion bei einer doppelten Sinuswelle, die mit dem erfindungs¬ gemäßen Magnetstimulator 1 erzielt werden können. Dargestellt ist ebenfalls eine I-Wellen adaptierte Stimulation bei einer Frequenz von 666 Hz, d.h. ein Abstand der vier Impulse von 1,5 ms. Der waagrechte Pfeil zeigt die Dauer des Effektes, der senkrechte Pfeil die Höhe des Effektes an. Aus Fig. 45 ist ein sehr stabiler Effekt (Anstieg der Erregbarkeit des Gehirns) mit einer geringen Variabilität selbst bei einer Messung an nur wenigen Probanden P zu erkennen. Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßenFurthermore, experimentally, after application of a double sine wave, the same effects can be geren variability, as illustrated in Fig. 45. The shortness of these stimulation forms (about 2 minutes) make them practical for the examination of young patients or children. Fig. 45 shows the effects of a Vierfachstimula- tion at a double sine wave that can be achieved with the fiction, modern ¬ magnetic stimulator. 1 Shown is also an I-wave adapted stimulation at a frequency of 666 Hz, ie a distance of the four pulses of 1.5 ms. The horizontal arrow indicates the duration of the effect, the vertical arrow the height of the effect. From Fig. 45, a very stable effect (increase in excitability of the brain) with a low variability can be recognized even in a measurement on only a few subjects P. Another decisive advantage of the invention
Magnetstimulators 1 mit flexibel konfigurierbaren Pulssequen¬ zen ist eine individuelle Anpassung der Pulsformen an die individuellen physiologischen Gegebenheiten des Patienten P. Beispielsweise ist bei Kindern die sogenannte motorische Schwelle, die ein Maß für die Erregbarkeit des Gehirns an der stimulierten Stelle darstellt, höher als bei erwachsenen Patienten. Dies führt in der kinderneurologischen Diagnostik und in der Grundlagenforschung bei Verwendung herkömmlicher Magnetstimulatoren häufig dazu, dass sehr junge Probanden nur eingeschränkt untersucht werden können. Magnetic stimulator 1 with flexibly configurable Pulssequen ¬ zen is a customization of pulse shapes to the individual physiological characteristics of the patient P. For example, in children, the so-called motor threshold, which is a measure of brain excitability of the stimulated point higher than in adult patients. In pediatric neurological diagnostics and in basic research using conventional magnetic stimulators, this often leads to limited testing of very young subjects.
Fig. 46 zeigt ein Diagramm, bei dem die motorische Schwelle bei unterschiedlichen Pulsformen dargestellt wird. Die Pulse werden in Stromflussrichtung AP von vorne nach hinten (im Ge- hirn) oder in umgekehrter Stromflussrichtung PA von vorne nach hinten an das Gehirn angelegt. In Fig. 46 ist zu erkennen, dass die motorische Schwelle einer Pulsform, die von vorne nach hinten (AP) angelegt wird, länger ist als von Im- pulsen, die von hinten nach vorne (PA) angelegt werden bzw. eine negative Polarität aufweisen. Fig. 46 is a diagram showing the motor threshold at different pulse shapes. The pulses are applied to the brain from front to back (in the brain) in the current flow direction AP or from front to back in the reverse current flow direction PA. In FIG. 46 it can be seen that the motor threshold of a pulse shape which is applied from front to back (AP) is longer than from Pulses that are applied from back to front (PA) or have a negative polarity.
Der bei dem erfindungsgemäßen Magnetstimulator 1 eingesetzte Nutzer-Editor mit grafischem Interface erlaubt eine einfache intuitive Bedienung durch den Nutzer und insbesondere eine einfache Konfiguration eines Pulsprotokolls bzw. einer kom¬ plexen Pulssequenz PS. Weiterhin ist es möglich, eine automatisierte Adaptation an gemessenen neurophysiologische Parame- ter durch eine Rückmeldung der Parameter an den Magnetstimu- lator 1 durchzuführen. Durch die Verwendung des Magnetstimu- lators 1 kann eine stark reduzierte interindividuelle Varia¬ bilität der Protokolle und eine stabile Induktion kortikaler Plastizität mit eindeutigen Effekten gegenüber bereits beste- henden herkömmlichen Protokollen erreicht werden. Diese effektiven Plastizität-induzierenden Pulsprotokolle bzw. Pulssequenzen PS gestatten eine therapeutische Intervention an dem Patienten P zur Optimierung seiner neuronalen Plastizität, insbesondere bei neurologischen und psychiatrischen Er- krankungen. Weiterhin ermöglicht der erfindungsgemäße Magnet- stimulator 1 eine weitergehende Untersuchung des menschlichen Gehirns zur Gewinnung wissenschaftlicher Erkenntnisse. The used in the novel magnetic stimulator 1 User editor with graphic interface allows an easy intuitive operation by the user and, in particular, a simple configuration of a pulse protocol or a com plex ¬ pulse sequence PS. Furthermore, it is possible to carry out an automated adaptation to measured neurophysiological parameters by a feedback of the parameters to the magnetic stimulator 1. By using the Magnetstimu- lators 1 can be achieved greatly reduced interindividual Varia ¬ bility of protocols and a stable induction of cortical plasticity with unique effects compared to already existing conventional protocols. These effective plasticity-inducing pulse protocols or pulse sequences PS allow a therapeutic intervention on the patient P to optimize his neuronal plasticity, especially in neurological and psychiatric disorders. Furthermore, the magnetic stimulator 1 according to the invention makes it possible to further investigate the human brain in order to obtain scientific knowledge.

Claims

Magnetstimulator (1) zur Stimulation eines Gewebes durch ein Magnetfeld mit: Magnetic stimulator (1) for stimulating a tissue through a magnetic field with:
(a) einer Pulsgeneratoreinrichtung (2), die einen (A) a pulse generator means (2) having a
Pulskondensator aufweist, der durch eine Ladeschal¬ tung (2a) zur Erzeugung einer aus Pulsen bestehenden Pulssequenz mit einer einstellbaren Repetierrate aufladbar ist; und mit Pulse capacitor which is chargeable by a charging scarf ¬ device (2a) for generating a pulse sequence consisting of pulses with an adjustable repeating rate; and with
(b) einer programmierbaren Steuereinrichtung (3), die die Pulsgeneratoreinrichtung (2) zur Generierung einer komplexen Pulssequenz (PS), welche individuell konfigurierbare Pulse aufweist, einstellt, wobei die gene¬ rierte komplexe Pulssequenz (PS) an eine Stimulati¬ onsspule (4) zur Erzeugung des Magnetfeldes angelegt wird . (b) a programmable control device (3), the pulse generator means (2) for generating a complex pulse sequence (PS) having individually configurable pulses sets, wherein the gene ¬ tured complex pulse sequence (PS) to a Stimulati ¬ onsspule (4 ) is applied to generate the magnetic field.
Magnetstimulator nach Anspruch 1, Magnetic stimulator according to claim 1,
wobei die durch die Pulsgeneratoreinrichtung (2) abgegebene Pulssequenz eine aus Pulsen bestehende einfache Pulssequenz oder eine komplexe Pulssequenz ist, die Pulszüge (PZ) aufweist, die jeweils Pulspakete (PP) umfassen, welche jeweils aus einer Folge von Pulsen bestehen, wobei eine Pulsform und/oder Polarität der Pulse individuell konfigurierbar ist. wherein the pulse sequence output by the pulse generator means (2) is a simple pulse sequence consisting of pulses or a complex pulse sequence comprising pulse trains (PZ) each comprising pulse packets (PP) each consisting of a train of pulses, one pulse shape and one pulse pulse / or polarity of the pulses is individually configurable.
Magnetstimulator nach Anspruch 1 oder 2, Magnetic stimulator according to claim 1 or 2,
wobei die programmierbare Steuereinrichtung (3) des Mag- netstimulators (1) über eine Schnittstelle (6) an einen Rechner (7) anschließbar ist, auf dem ein Nutzer-Editor zur Konfiguration der Pulssequenz (PS) vorgesehen ist. Magnetstimulator nach Anspruch 3, wherein the programmable control device (3) of the magnetic stimulator (1) via an interface (6) to a computer (7) can be connected, on which a user editor for configuring the pulse sequence (PS) is provided. Magnetic stimulator according to claim 3,
wobei der Nutzer-Editor des an den Magnetstimulator being the user editor of the magnetic stimulator
( 1 ) angeschlossenen Rechners (7) einen Stimulusdesigner zur Konfigurierung einer Pulsform der Pulse, einen Pulspaketassistenten (PPA) zur Konfiguration mindestens eines aus Pulsen bestehenden Pulspaketes und einen Pulszügeas¬ sistenten (PZA) zur Konfigurierung mindestens eines aus Pulspaketen (PP) bestehenden Pulszuges (PZ) aufweist. (1) connected to the computer (7) a stimulus Designer for configuring a pulse shape of the pulses, a pulse packet assistants (PPA) to the configuration of at least one consisting of pulses pulse packet and a Pulszügeas ¬ sistenten (PZA) for configuring at least one of pulse packets (PP) existing pulse train ( PZ).
Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 4,
wobei die mittels des Nutzer-Editors konfigurierte Puls¬ sequenz (PZ) von dem Rechner (7) über die Schnittstelle (6) des Magnetstimulators (1) an die programmierbare Steuereinrichtung (3) des Magnetstimulators (1) übertra¬ gen und in einer Speichereinheit des Magnetstimulators (1) abgespeichert wird. wherein the configured by the user editor pulse ¬ sequence (PZ) of the computer (7) via the interface (6) of the magnetic stimulator (1) to the programmable control means (3) of the magnetic stimulator (1) übertra ¬ gene and in a storage unit of the magnetic stimulator (1) is stored.
Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6 , Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 6,
wobei die Repetierrate der Pulssequenz (PS) die Anzahl der Pulse pro Sekunde angibt und in einem Bereich von 0 bis zu 1 kHz einstellbar ist. wherein the repetition rate of the pulse sequence (PS) indicates the number of pulses per second and is adjustable in a range of 0 to 1 kHz.
Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6 , Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 6,
wobei zwischen Pulspaketen (PP) der komplexen Pulssequenz (PS), die von der Pulsgeneratoreinrichtung (2) des Magnetstimulators (1) erzeugt wird, ein Evaluationspuls (EP) zur Messung einer motorischen Muskelantwort des stimulierten Gewebes abgegeben wird. wherein an evaluation pulse (EP) for measuring a motor muscle response of the stimulated tissue is delivered between pulse packets (PP) of the complex pulse sequence (PS) generated by the pulse generator means (2) of the magnetic stimulator (1).
8. Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7 , 8. Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 7,
wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (2) des Magnetst imula- tors (1) einen Schwingkreis, welcher den Pulskondensator und die Stimulationsspule (4) enthält, und mindestens ei¬ nen Leistungsschalter, welcher an eine durch die programmierbare Steuereinrichtung (3) des Magnetstimulators (1) steuerbare Treiberschaltung (TS) angeschlossen ist, aufweist. wherein said pulse generating means (2) of the Magnetst imula- tors (1) a resonant circuit which includes the pulse capacitor and the stimulation coil (4), and at least egg ¬ NEN breaker which a by the programmable control means (3) of the magnetic stimulator (1) controllable driver circuit (TS) is connected, has.
9. Magnetstimulator nach Anspruch 8, 9. Magnetic stimulator according to claim 8,
wobei die Stimulationsspule (4) in einer Vollbrücke mit vier Leistungsschaltern zur Erzeugung von Pulsen verschaltet ist, deren Pulsform aus Pulssegmenten zusammensetzbar ist.  wherein the stimulation coil (4) is connected in a full bridge with four circuit breakers for generating pulses whose pulse shape is composed of pulse segments.
10. Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, 10. Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 9,
wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (2) des Magnetst imula- tors (1) eine Ladeschaltung (2a) zum Nachladen des  wherein the pulse generator means (2) of Magnetst imula- sector (1) a charging circuit (2a) for reloading the
Pulskondensators mit der eingestellten Repetierrate auf¬ weist . Pulse capacitor with the set Repetierrate on ¬ points.
11. Magnetstimulator nach Anspruch 10, 11. Magnetic stimulator according to claim 10,
wobei die Ladeschaltung (2a) der Pulsgeneratoreinrichtung (2) eine lineare Ladeschaltung ist, die ein Netzteil (NT) zum Anschluss an ein Stromversorgungsnetz,  wherein the charging circuit (2a) of the pulse generator device (2) is a linear charging circuit comprising a power supply unit (NT) for connection to a power supply network,
einen Energiezwischenkreis (EZK) zur Zwischenspeicherung der von dem Netzteil gelieferten elektrischen Energie und einen Laderegler (LR) aufweist, welcher mit dem Schwingkreis der Pulsgeneratoreinrichtung (2) verbunden ist. an energy intermediate circuit (EZK) for temporarily storing the electrical energy supplied by the power supply and a charge controller (LR), which is connected to the resonant circuit of the pulse generator means (2).
12. Magnetstimulator nach Anspruch 10, 12. Magnetic stimulator according to claim 10,
wobei die Ladeschaltung (2a) der Pulsgeneratoreinrichtung (2) eine getaktete Ladeschaltung ist, die  wherein the charging circuit (2a) of the pulse generator means (2) is a clocked charging circuit which
ein Netzteil (NT) zum Anschluss an ein Stromversorgungs¬ netz, a power supply (NT) for connection to a power supply ¬ net,
einen ersten DC/DC-Schaltregler für kontinuierlichen Betrieb,  a first DC / DC switching regulator for continuous operation,
einen Energiezwischenkreis (EZK) zum Zwischenspeichern der von dem ersten DC/DC-Schaltregler gelieferten  a power link (EZK) for latching the one supplied by the first DC / DC switching regulator
elektrischen Energie und  electrical energy and
einen zweiten DC/DC-Schaltregler für Pulsbetrieb aufweist, welcher mit dem Schwingkreis der Pulsgeneratoreinrichtung (2) verbunden ist.  a second DC / DC switching regulator for pulse mode, which is connected to the resonant circuit of the pulse generator means (2).
13. Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, 13. Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 12,
wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (2) eine Spulenüberwachungsschaltung (2c) aufweist, welche überwacht, ob eine Stimulationsspule (4) an den Magnetstimulator (1) angeschlossen ist, und welche Sensoren zur Überwachung von Betriebsparametern der Stimulationsspule (4) aufweist.  wherein the pulse generator means (2) comprises a coil monitoring circuit (2c) which monitors whether a stimulation coil (4) is connected to the magnetic stimulator (1) and which has sensors for monitoring operating parameters of the stimulation coil (4).
14. Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, 14. Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 13,
wobei die programmierbare Steuereinrichtung (3) die Puls¬ generatoreinrichtung (2) zur Abgabe der Pulssequenz an die Stimulationsspule (4) erst veranlasst, nachdem eine Systemüberprüfung von Parametern des Magnetstimulators (1) erfolgreich abgeschlossen ist. wherein said programmable control means (3), the pulse ¬ generator means (2) for delivering the stimulation pulse sequence to the spool (4) only causing after a system check of parameters of the magnetic stimulator (1) has been successfully completed.
15. Magnetstimulator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, 15. Magnetic stimulator according to one of the preceding claims 1 to 14,
wobei die programmierbare Steuereinrichtung (3) an eine an dem zu stimulierenden Gewebe angebrachte Ableitelekt¬ rode (10) zur Ableitung eines Messsignals und/oder zur Erzeugung eines Triggersignals anschließbar ist. wherein the programmable controller (3) to a attached to the fabric to be stimulated Ableitelekt ¬ rode (10) for deriving a measurement signal and / or for generating a trigger signal can be connected.
16. Magnetstimulator nach Anspruch 15, 16. Magnetic stimulator according to claim 15,
wobei das abgeleitete Messsignal durch die programmierba¬ re Steuereinrichtung (3) zur Ermittlung einer motorischen Schwelle ausgewertet wird. wherein the derived measurement signal is evaluated by the programmable controller ¬ (3) for determining a motor threshold.
17. Verfahren zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit den Schrit¬ ten : 17. A method of generating a magnetic field with the crotch ¬ th:
(a) Generieren einer komplexen Pulssequenz (PS), die aus individuell konfigurierten Pulsen mit variabler Pulsform besteht, durch eine Pulsgeneratoreinrichtung(a) generating a complex pulse sequence (PS) consisting of individually configured pulses having a variable pulse shape by a pulse generator means
(2) ; (2);
(b) Anlegen der generierten Pulssequenz (PS) mit einer einstellbaren Repetierrate an eine Stimulationsspule (4), die daraus das Magnetfeld erzeugt und (B) applying the generated pulse sequence (PS) with an adjustable repeating rate to a stimulation coil (4), which generates the magnetic field therefrom and
(c) Nachladen eines Pulskondensators der Pulsgenera¬ toreinrichtung (2) durch eine Ladeschaltung (2a) mit der eingestellten Repetierrate. (C) recharging a pulse capacitor of the Pulsgenera ¬ gate device (2) by a charging circuit (2a) with the set Repetierrate.
18. Verfahren nach Anspruch 17, 18. The method according to claim 17,
wobei die Repetierrate die Anzahl der Pulse pro Sekunde angibt und in einem Bereich von 0 bis zu 1 kHz einge¬ stellt wird. wherein the repetition rate indicates the number of pulses per second and in a range from 0 to 1 kHz is ¬ adjusted.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, 19. The method according to claim 17 or 18,
wobei die generierte komplexe Pulssequenz (PS) Pulszüge (PZ) aufweist, die jeweils Pulspakete umfassen, die je- weils aus einer Folge von Pulsen bestehen, deren Pulsform und/oder Polarität jeweils individuell konfiguriert wird. wherein the generated complex pulse sequence (PS) comprises pulse trains (PZ) each comprising pulse packets which are each because they consist of a sequence of pulses whose pulse shape and / or polarity is configured individually.
Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Stimulierung eines Gewebes durch ein Magnetfeld, Apparatus for use in a method of stimulating a tissue by a magnetic field,
wobei eine komplexe Pulssequenz (PS), die aus individuell konfigurierten Pulsen mit variabler Pulsform besteht, durch eine Pulsgeneratoreinrichtung (2) generiert wird, welche die Pulssequenz (PS) mit einer einstellbaren hohen Repetierrate an eine Stimulationsspule (4) anlegt, die daraus das Magnetfeld erzeugt, wherein a complex pulse sequence (PS), which consists of individually configured pulses with variable pulse shape, by a pulse generator means (2) which applies the pulse sequence (PS) with an adjustable high repetition rate to a stimulation coil (4), from which the magnetic field generated,
wobei ein Pulskondensator der Pulsgeneratoreinrichtung (2) durch eine Ladeschaltung (2a) mit der eingestellten Repetierrate nachgeladen wird. wherein a pulse capacitor of the pulse generator means (2) is recharged by a charging circuit (2a) with the set repeating rate.
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