DE2929293C2

DE2929293C2 - Vorrichtung zur Elektrostimulation

Info

Publication number: DE2929293C2
Application number: DE2929293A
Authority: DE
Inventors: Eduard Kontantinovi&ccaron; Kiew Kazimirov; Viktor Viktorovi&ccaron; Jo&scaron;kar-Ola Sevastianov
Original assignee: SPECIAL'NOE NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKOE OPYTNO-KONSTRUKTORSKOE BJURO MARIJSKOGO RESPUBLIKANSKOGO PROIZVODSTVENNOGO OB"EDINENIJA ELNET JOSKAR-OLA SU
Current assignee: SPECIAL'NOE NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKOE OPYTNO-KONSTRUKTORSKOE BJURO MARIJSKOGO RESPUBLIKANSKOGO PROIZVODSTVENNOGO OB"EDINENIJA ELNET JOSKAR-OLA SU
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1985-05-15
Also published as: US4243043A; NL172121C; FR2460682A1; NL7905506A; DE2929293A1; NL172121B; FR2460682B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /ur Llektrostimulation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. die in der Veterinär- und Humanmedizin und insbesondere zur elektrischen Beeinflussung von Milchdrüsen, insbesondere bei der Massentierhaltung etwa in Rinderfarmen wie auch im Humanbereich verwendbar ist.

Bei verschiedenen bekannten medizinischen Vorrichtungen zur elektrischen Beeinflussung von Organen und Geweben lebender Organismen stellt das Ausgangsmaterial eine kontinuierliche oder durch Pausen unterbrochene Tolgc von Impulsen bestimmter Form und Dauer diir, deren Parameter, wie z. B. Amplitude oder Frequenz, in vorgegebener Weise geändert werden. Unter derartigen Vorrichtungen gibt es universell anwendbare Geräte mit einem breiten Parameteränderungsbereich sowie Spezialgeräte, beispielsweise zur elektrischen Stimulation von Skelettmuskeln, die nur eine begrenzte Parameterwahl zulassen. Solche Vorrichtungen sind bereits handelsüblich.

In der Viehwirtschaft wird gegenwärtig noch das mechanische Melken von Kühen angewandt, bei dem aber keine gleichwertige Reizung der Rezeptoren der Milchdrüsen erreicht wird, was zu einer kleineren Milcherzeugung sowie zur Zunahme der Anzahl von Mastitiserkrankungen führt Die Reizung von Rezeptoren der Milchdrüsen erfolgt dabei durch manuelle oder andere mechanische Massage und durch Abspülen des Euters mit warmem Wasser. Die bei solchen Reizverfahren resultierende afferente Impulserzeugung führt zur reflexauslösenden Stimulation der neurohumoralen Systeme sowie zu einer reflexbedingten Tonusänderung der glatten Eutermuskulatur, was wiederzum zur Erhöhung der Milcherzeugung und Milchquaiität wesentlich ist.

Diese herkömmliche Verfahrensweise zur Einwirkung auf die Rezeptorfelder der Milchdrüse erfordert jedoch bei der Massentierhaltung große körperliche Anstrengungen; demzufolge besteht in diesen Fällen das Risiko einer geringeren Pflegeleistu;ig und damit einer Abnahme der Milchproduktion sowie einer Vermehrung der Erkrankungen an Maslitits. Diese Situation erfordert die Entwicklung neuer, von den traditionellen Methoden abweichender Verfahren zur Beeinflussung der Rezeptorfelder von Milchdrüsen.

Aus der DE-AS 17 64 454 ist eine Vorrichtung zur Elektrostimulation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der die Polarität der Stimulationsimpulse automatisch geändert wird. Die Reiz-

J5 Stromimpulse werden über einen Ausgangsübertrager in mehrere Kanäle aufgeteilt. An die verschiedenen Kanalausgänge kann man anstelle mehrerer Muskelpartien auch mehrere Patienten oder Tiere anschließen, wenn jeder von ihnen z. B. nur einen Kanal benötigt. So wird auch in Kliniken, in denen solche Geräte mit mehreren Ausgangskanälen verwendet werden, verfahren

Es ist jedoch unrentabel, an eine Vorrichtung mit z. B. 10 bis 12 Kanälen mehr als 5 bis 6 Individuen anzuschließen, da sich das behandelte Individuum jeweils in der Nähe der Amplitudenregelung seines Kanals befinden muß.

Wenn es dagegen lotwendig ist eine Behandlung an hundert Individuen oder mehr gleichzeitig durchzufuhren, müssen die Signale zu den : handlungsorten geführt werden, an denen sich die Patienten befinden. Dazu reicht es im einfachsten Falle aus. die Amplituden an jedem Behandlungsort durch einen Regler zu begren zen und folgende Forderungen zu erfüllen:

a) eine Verzerrung der Impulsform im ganzen Umfang der Amplitudenregelung ist zu vermeiden,
b) die gegenseitige Beeinflussung der RegcXehaltungen be¹ unterschiedlicher Zahl der angeschlossenen Patienten ist unerwünscht;

c) der Kabelverbrauch muß aus wirtschaftlichen Gründen gering gehalten werden;

d) die Signalenergie muß mit hohem Wirkungsgrad ausgenutzt werden und

e) eine Speteequelle am Behandlungsort ist unerwünscht.

Die aus der DE-AS 17 64 454 bekannte Elektrostimulationsvorrichtung kann diese Bedingungen nicht cffek-

tiv erfüllen, da in diesem Fall der Ausgangsübertrager 10O Sekundärwicklungen braucht und 200 Leitungen zu den Patienten geführt werden müßten. Nachteilig ist bei dem bekannten Elektrostimulator außerdem die gegenseitige Abhängigkeit der Kanäle, da sich die wiederholenden Wicklungen auf dem gemeinsamen Wicklungsträger befinden und sich elektrisch gegenseitig beeinflussen. Die Induktivitäten der sich wiederholenden Wicklungen und der langen Leitungen, die zum Behandlungsort gelegt werden müssen (bis zu 100 m), und die durch die Kapazität entstehende Belastung erschweren die Erhaltung der Signalform.

Aus der DE-PS 9 7G 354 ist ein elektrisches Reizstromgerät zur Abgabe von Nerven, Gewebe- und Muskelteile beeinflussenden elektrischen Impulsen mit veränderlicher Impulsform, -dauer und -amplitude bekannt, das auch bereits einen Polwender enthält, mit dessen Hilfe die Polarität der Stimulationsimpulse geändert wird. Der Polwender ist in Form eines handbetriebenen ι imcnhcjiters sus^efünr* der entweder eine "ositive oder eine negative Signalpolarität vorgibt. Dies ist ein übliches Element der modernen Elektrostimulationstechnik. Eine automatische Umschaltung der Signalpolarität nach gegebener Gesetzmäßigkeit ist in dieser Schaltung weder offenbart noch nahegelegt Die obengenannten Bedingungen a) bis e) können deshalb von dem aus der DE-PS 9 76 354 bekannten Reizstromgerät nicht erfüllt werden.

Aus der DE-AS 15 89 503 ist ein Reizstromtherapiegerät bekannt, bei dem eine Steuereinrichtung in Form einer vorprogrammierbaren Schaltuhr automatisch die Polarität der Stimulationsimpulse und die Pausen zwischen diesen ändert Das aus der DE-AS 15 89 503 bekannte Reizstrom-Therapiegerät ist jedoch ein typisches Einkanalgerät, das die obengenannten Bedingungen a) bis e) nicht erfüllen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Elektrostimulation von Milchdrüsen mit einem zent. alen einkanaligen Elektrostimulator der eingangs genannten Art anzugeben, der die Elektrostimulation an einer Vielzahl von auf einen großen Raum verteilten Individuen unter Anpassung der einzelnen Behandlungsstellen an die individuellen Rei/barkeitseigenschaften ermöglicht, ohne daß dabei die Stimulationsimpuise verformt werden. Die vOrrichtung soll ohne Modifizierung des Konzepts sowohl bei der Masseniierhaltung als auch in dor Humanmedizin anwendbar sein.

Die Lösung der obigt-n Aufgabe erfolgt, bei einem Elektrostimulator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Ansprüche 2 bis 4 kennzeichnen die Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch ! zur Stimulation der Milchdrüsen von Kühen bei Melken, im Humanbereich zur Normalisierung des Milchdrüsentonus nichtschwangerer Frauen und zur Stimulation der Milchdrüsen stillender Frauen und zur Prophylaxe und Behandlung von Mastitits.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt beispielsweise in der Rinderhaltung zu folgenden Vorteilen:

— Vorbeugung und Therapie von Maslitiserkrankungen;

— Erhöhung des Milchertrags und der Milchqualität;

— Normalisierung de? Milchdrüsentonus;

— Verkürzung der Melkdauer;

— Beseitigung des nachträglichen manuellen Melkens;

— wirksame Vorbereitung des Euters bei erstmals kalbenden Kühen und

— Hochleistungsmelken bei Erstlingskühen.

Durch die Anwendung der- erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die übliche Praxis der Behandlung und Pflege von Tieren, insbesondere der Melkvorgang, in keiner Weise gestört; die elektrische Beeinflussung kann während des Melkvorgangs erfolgen.

In Fällen, die nicht mit dem Melkvorgang in Zusammenhang stehen, werden unabhängige Elektroden benutzt, die um die Euterzitzen der Tiere sowie im Gebiet daneben angelegt werden.

Analoges gilt für die Anwendung im riumanbereich, wobei die Elektroden dann am oberen Teil der Brust drüse von Frauen angelegt werder

Die Stimulation kann mit Hilfe de- beanspruchten Vorrichtung sowohl an einem einzigen Individuum als auch gleichzeitig an mehreren Individuen (bis zu 100) durchgeführt werden.

Die flexible, variable und anpaßbare Struktur des Ausgangssignals eröffnet die Möglichkeit, die Richtung der Einwirkung bei verschiedenen physiologischen Zuständen von Gruppen von Individuen zu variieren.

Der Signalpegel kann für jedes behandlungsindividuum je nach seiner Reizbarkeitscharakteristik unabhängig eingestellt bzw. geregelt werden.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfordert ferner keine spezielle Ausbildung des Pflegepersonals.

Die erfindungsgemäP>e Vorrichtung läßt sich insbesondere in großen Viehfarmen sehr wirkungsvoll einsetzen, in denen es den Tieren wegen der Besonderheiten der Viehhaltung an natürlichen Reizfaktoren -nangelt Ursachen hierfür sind u. a.

— eingeschränkte Bewegungsfreiheit,

— mechanische Melken und

— nicht kontrollierbare Euterpflege.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann z. B. die tägliche Milchleistung von Kühen im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit manueller Eutermassage um 10 bis 15% gesteigert werden. Die durchschnittliche jährliche Milchleistung beträgt bei Kühen 3000 bis 3500 kg. Der Fettgehalt der Milch läßt sich durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 3J auf 3.6% steigern, während die Dsuer des Melkvorgangs um I bis 1,5 min verkürzt werden kan-

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert; es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 ein Fnnktionsschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 3 ein elektrisches Prinzipschaltbild der Ausgangsstufe und der Steuereinheit zur PoJariiätsänderung und

Fig.4 Zeitdiagramme der Struktur des Ausgangssignals der beanspruchten Vorrichtung.

Die zur elektrischen Beeinflussung von Milchdrüsen bestimmte Vorrichtung enthält einen Treibergenerator 1 (Fig. 1), der eine Impulsfolge erzeugt, einen Frequenzmodulator 2, mit dessen Hilfe die Frequenz der vom Treibergenerator 1 erzeugten Impulse moduliert

wird und dessen Eingang am Ausgang des Treibergenerators 1 liegt, sowie einen Stimulationsimpulsgenerator 3, der bei jedem Impuls des Treibergenerators 1 Impulse von vorgegebener Dauer und Form liefert und mit seinem Eingang an den Ausgang des Frequenzmodulators

2 angeschlossen ist.

Zur Vorrichtung gehören ferner ein mit seinem Eingang an den Ausgang des Stimulationsimpulsgenerators

3 angeschlossener Amplitudenmodulator 4, in dem die erzeugte Impulsfolge amplitudenmoduliert wird, ein Modulationssignalgenerator 5 sowie eine Einstelleinheil 6 zur Einstellung von Reizperioden und Pausen, deren Eingang mit detn Ausgang des Modulationssignalgenerators 5 verbunden und an einen Steuereingang des Frequenzmodulaiors 2 angeschlossen ist. Der Ausgang der Steuereinheit 6 zur Einstellung von Reizperioden und Pausen ist an den Steuereingang des Amplitudenmodulators 4 und an den anderen Steuereingang des Frequenzmodulators 2 angeschlossen.

Die Vorrichtung enthält ferner eine Einheit 7 zur Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse, deren Signaleingang am Ausgang des Amplitudenmodulators 4 liegt, sowie eine Steuereinheit 8 zur automatischen Steuerung der Polarität der Stimulationsimpulse, deren Ausgang mit dem Steuereingang der Einheit 7 zur Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse verbunden ist und deren Eingänge am Ausgang des Stimuiationsimpulsgenerators 3 bzw. am anderen Ausgang des Modulationssignalgeaerators 5 liegen.

Die Einrichtung weist daneben einen Ausgangsblock 9 auf, dessen Eingang an den Ausgang der Einheit 7 zur Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse geschaltet und dessen Ausgang mit einer Hauptverteilungsleitung 10 verbunden ist, deren Abzweigungen 11 ■ ... H_n zu jeder Stelle 12|... 12„ der elektrischen Behandlung führen.

Jede Abzweigung Hi ... H_n ist mit einem Amplitudensteiler 13 zur Einstellung der Amplitude der Stimulationsimpulse verbunden, dessen Ausgang am Eingang einer Anpassungsschaltung 14 liegt. Mit dem Ausgang der Anpassungsschaltung 14 sind Oberflächen-Elektroden 15 verbunden, die am Behandlungsobjekt befestigt werden (nicht dargestellt).

Zur Vorrichtung gehört ferner ein Anzeigeblock 16, dessen Eingang an den Ausgang des Ausgangsblocks 9 angeschlossen und dessen Ausgang mit einer Haupt-Anzeigeleitung 17 verbunden ist, deren Abzweigungen 18| ... 18„ zu jeder Behandlungsstufe 12| ... 12„ führen. An jede Abzweigurg 18i... 18„ ist eine Signallampe 19 angeschlossen. Ein Meßblock 20, der ebenfalls Bestandteil der Vorrichtung ist, liegt am Ausgang des Ausgangsblocks 9.

Der Ausgangsblock 9 stellt eine Kombination von zwei Verstärkern gleichpoliger Signale mit gemeinsamer Last 21 (F i g. 2) dar. Die beiden Verstärker ermöglichen die Erzeugung eines Ausgangssignals mit vorgegebener Änderung der ImpuIspoIaritäL

Der Verstärker für gleichpolige Signale enthält einen Vorverstärker 22 und einen mit diesem verbundenen Emitterfolger 23, die eine eigene Speiseleitung 24 besitzen.

Der Verstärker für das Signal der anderen Polarität umfaßt ebenfalls einen Vorverstärker 25 und einen mit diesem verbundenen Emitterfolger 26. die eine eigene Speiseleitung 27 aufweisen.

Die zur Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse bestimmte Einheit 7 enthält zwei Torschaltungen 28, 29 und eine davor liegende Phasenumkehrstufe mit einem Transistor 30 und zwei Lasten 31 und 32. Die Torschaltungen 28,29 sind an die Lasten 31 bzw. 32 und an die Vorverstärker 22 bzw. 25 angeschlossen. Die Basis des zur Phasenumkehrstufe gehörenden Transistors 30 liegt am Ausgang des Amplitudenmodulators 4.

Die zur automatischen Polaritätssteuerung vorgesehene Steuereinheit 8 enthält einen RST-Flipflop 33, eine Anpassungsstufe mit einem an einen Ausgang des RST-Flipflops 33 geschalteten Transistor 34 und einer Last 35

to sowie einen IJmsi.haltblock 36, der mit den Eingängen des RST-Flipflops 33 sowie mit einem Steuersignalblock 37 verbunden isi und eine Auswahl von Gesetzmäßigkeiten für die Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse ermöglicht.

Die Last 35 der Anpassungsstufe und der andere Ausgang des RST-Flipflops 33 sind an die Steuereingänge der Torschaltungen 28 bzw. 29 angeschlossen.

Die Eingänge des Steuersignalblocks 37 sind mit dem Stimulationsimpulsgenerator 3 und mit dem anderen Ausgang des Modulationssignalgenerators 5 verbunden.

Der Amplitudensteller 13 fur den Stimulationsimpuls jeder Behandlungsstelle 12,... 12„ ist ein Potentiometer 38.

Die Aiipassungsschaitung 14 umfaßt zwei Transistoren 39, 4Λ von entgegengesetztem Leitungstyp sowie Dioden 41,42 und eine Emitterlast 43.

Der Schleifer des Potentiometers 38 ist an die Basen der Transistoren 39, 40 angeschlossen, deren Emitter mit der Emitterlast 43 verbunden sind und deren Kollektoren über die Dioden 41,42 mit der Hauptverteilungsleitung 10 in Verbindung stehen, wobei an diese Hauptverteilungsleitung 10 die Anode der Diode 41 und die Kathode der Diode 42 angeschlossen sind.

Eine der möglichen Ausführungsvarianten des Ausgangsblocks 9 und der Einheit 7 zur Polaritätsänderung ist in Fig. 3dargestellt.

Die Emitterfolger 23, 26 (F i g. 2) sind in Darlingtonschaltung mit den Transistorpaaren 44, 45 bzw. 46, 47 (Fig.3) aufgebaut. Die Vorverstärker 22, 25 (Fig.2) weisen Transistoren 48, 49 (F i g. 3) mit Lasten 50, 51 und Basiswiderständen 52 bzw. 53 auf.

Die Torschaltungen 28, 29 (Fig. 2) enthalten Transistoren 54, 55 (F i g. 3) mit Lasten 56, 57 und Basiwiderständen 58 bzw. 59.

In Fig. 4 sind Zeitdiagramme zur Erläuterung der Ausgangssignalstruktur dargestellt

Die Wirkung der Vorrichtung beruht auf der Reizung der Rezeptorfelder von Milchdrüsen mit einem ek.i:trisehen Impulssignal, das über Oberflächen-Elektroden zugeführt wird. Die dabei hervorgerufene afferente Impulserzeugung bewirkt eine reflektorische Normalisierung und Stimulation der physiologischen Funktionen im tierischen oder menschlichen Organismus.

In F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der Vorrichtung dargestellt Im Treibergenerator 1 wird eine kontinuierliche Folge von gleichpoligen Impulsen mit vorgegebener Folgefrequenz erzeugt Der Generator 1 ist mit einem Unijunction-Transistor aufgebaut. Die Impuisfolgefrequenz wird durch die Aufladezeit eines (in F i g. 1 nicht dargestellten) Kondensators bestimmt Der erforderliche Frequenzbereich wird durch Umschaltung von Kondensatoren mit verschiedener Kapazität eingestellt Die Aufladung eines dieser Kondensatoren erfolgt über den Transistor, der die Funktion eines steuerbaren Widerstands erfüllt Zusammen mit dem Steuerstromkreis bildet dieser Transistor den Frequenzmodulator 2. Hierbei sind zwei Betriebsarten möglich, und zwar der

Betrieb mit konstanter Frequenz und manueller Einstellung der geforderten Frequenz sowie der Betrieb mit Frequenzmodulation, bei dem die Frequenz innerhalb eines vorgewählten Frequenzbereichs, z. B. von 4 bis 20 Hz₁ von 20 bis 100 Hz oder von 100 bis 500 Hz, automatisch geändert wird.

D/r im Frequenzmodulator 2 aufbereitete Signal gelangt zum Stimulationsimpulsgenerator 3. Im Stimulationsimpulsgenerator 3 wird bei jedem Impuls des Treibergenerators 1 ein Impuls mit vorgegebener Dauer, z. B. von 0.2 bis 25 ms, und mit vorgegebener Anstiegszeit der Impulsvorderflanke, z. B. von 0,1 bis 0,5 ms erzeugt.

Der Stimulationsimpulsgenerator 3 ist auf der Basis eines monostabilen Multivibrators aufgebaut. Die zur Formgebung der Impulsvorderflanke bestimmte Stufe enthält einen Kondensator, von dessen Aufladezeit die

LsaüCTuCr impüiSVÜMjcfitäriKc äuimfigig iSi.

Auf diese Weise wird im Generator 1, im Frequenzmodulator 2 und im Stimulationsimpulsgenerator 3 eine kontinuierliche Folge von gleichpoligen Stimulusimpulsen mit vorgegebener Impulsdauer und mit der erforderlichen Anstiegszeit der Impulsvorderflanke erzeugt, wubei die Frequenzen dieser Impulse entweder konstant oder moduliert sein kann. Diese Impulsfolge wird dem Eingang des Amplitudenmodulators 4 zugeführt.

Das zur Modulation der Frequenz und der Amplitude erforderliche Signal wird im Modulationssignalgenerator 5 erzeugt. Das an seinem Ausgang erscheinende Mooülationssignal stellt eine kontinuierliche Folge von Dreieckssignalen dar, die die Form gleichseitiger Dreiecke aufweisen. Die zeitliche Dauer dieser Dreiecke, die z. B. 1 bis 30 s betragen kann, bestimmt die Dauer des Reizzyklus am Indivduum. Das Dreiecksignal wird mit Hilfe bekannter Schaltungen durch Auf- und Entladung einps Kondensators crz£ü^CTt. indem auf den Ein^an¹* einer solchen Auf- und Entladestufe Rechteckimpulse gegeben werden.

Die Rechteckimpulse werden der Steuereinheit 8 zur automatischen Polaritätssteuerung zugeführt und als Marken für das Zyklusende benutzt. Das Dreiecksignal gelangt zu einem der Eingänge des Frequenzmodulators 2 und wird bei einer Betriebsart mit Frequenzmodulation verwendet. Dieses Dreiecksignal wird zur weiteren Verarbeitung auch der Einstelleinheit 6 zugeführt, mit der die Reizperioden und Pausen eingestellt werden. In der Einstelleinheit 6 werden die Dreiecksignale von unten begrenzt, wobei an ihrem Ausgang die durch Zeitintervalle mit Nullsignalpegel getrennten Signale in Form von gleichseitigen Dreiecken erhalten werden. Das Auftreten eines solchen Signals bestimmt die Reizperiode, während das Fehlen des Dreiecksignals die Reizpause festlegt. Durch Regelung des Begrenzungspegels dieses Signals ergeben sich verschiedene Verhältnisse von Reizperioden und Pausen (z. B. von ! : 1 bis 1 :3) während des gleichen Zyklus. Vom Ausgang der zur Einstellung von Reizperioden und Pausen bestimmten Einstelleinheit 6 gelangt das Signal zum Amplitudenmodulator 4 und zum Frequenzmodulator 2.

Der Amplitudenmodulator 4 ist als Spannungsteiler mit einem steuerbaren Widerstand ausgeführt, von dem das modulierte Signal abgenommen wird. Die Funktion des steuerbaren Widerstandes erfüllt ein Transistor. Die Betriebsart des Transistors äst so gewählt, daß das Modulationssignal in Form von gleichseitigen Dreieckimpulsen von oben begrenzt wird, wobei die Hüllkurve des modulierten Signals ein Trapez mit stetigem Anstieg und Abfall des Signals am Anfang bzw. am Ende der Reizperiode darstellt. Im Amplitudenmodulator 4 erfolgt die Regelung des Signalpegels.

Die beschriebenen Baueinheiten I₁2,3,4,5,6 bestimmen die Signaistruktur, die in F i g, 4 dargestellt ist.
Am Ausgang des Amplitudenmodulators 4 (Fig. 1) erhält man das Signal A (F i g. 4) mit aufeinanderfolgenden Reizperioden 60 und Pausen 61, die einen Reizzyklus 62 ergeben. Die Dauer des Reizzyklus, der Reizperioden und der Pausen wird unmittelbar durch die Form des Modulationssignals bestimmt. Wenn kein Modulationssignal auf den Amplitudenmodulator 4 gegeben wird, ergibt sich die Betriebsart mit kontinuierlicher Reizung (Signal B).
Die Reizperioden 60 stellen eine Folge von Impulsen 63 dar. deren Folgefrequenz im Frequenzmodulator 2 (Fig. 1) festgelegt wird. Bei Abschaltung des Modulationssignals bleibt die Impulsfolgefrequenz konstant üürf vüiiiGeiiciaiui i vutgcgcucii, was der Beinebsart i (Fig. 4) entspricht.

Bei der Frequenzmodulation (Betriebsart II) wird als Modulationssignal zur Erzeugung des Signals der Art A das vom Ausgang der Einstelleinheit 6 (F i g. 1) gelieferte Signal in Form von durch Zeitintervalle getrennten gleichseitigen Dreiecken benutzt. Bei größerem Signalpegel ergibt sich eine größere Frequenz. Da für die Amplitudenmodulation das gleiche Signal verwendet wird, ergibt sich dabei eine gleichlaufende Amplituden-Frequenzmodulation, wobei das Frequenzmaximum in der Mitte der Reizperiode liegt. Zur Erzeugung des Signals vom Typ S(F i g. 4) wird als Modulationssignal das vom Ausgang des Modulationssignalgenerators 5 (F i g. 1) abgenommene Dreiecksignal benutzt.

Das Signal wird wie folgt weiter verarbeitet: In der Einheit 7 zur Änderung der Polarität und in der zur automatischen Polaritätssteuerung bestimmten Steuereinheit S wird die Polarität des Si^nsis fest^els^t, ohns daß seine Parameter geändert werden. Die möglichen Varianten der Signalpolarität sind in Fig. 4a, b, c, d, e, dargestellt. Die F i g. 4a und b zeigen gleichpolige Signa· Ie mit positiver bzw. negativer Polarität, während die Polaritätsänderung nach jedem Impuls in Fig.4c, nach jedem Zyklus in F i g. 4d und nach einer bestimmten Zeit in F i g. 4e dargestellt ist.

Im Ausgangsblock 9 (Fig. 1) erfolgen die Erhöhung der Signalleistung und die Anpassung des Ausgangs der Vorrichtung an die Hauptverteilungsleitung 10, von der das Signal über die Abzweigungen 111. . 11 „ jeder Stelle 12] ... 12„ der elektrischen Behandlung zugeführt wird.

Auf diese Weise wird eine Massenbehandlung von Tieren oder die gleichzeitige Behandlung mehrerer Manschen ermöglicht, wobei bis zu beispielsweise 100 Individuen zugleich behandelt werden können.

Mit dem Amplitudensteiler 13 wird der für das betreffende Individuum erforderliche Pegel des Signals eingestellt, das über die Anpassungsschaitung 14 den Elektroden 15 zugeführt wird. Damit können die individuellen Reizbarkeitscharakteristiken der Individuen berücksichtigt werden.

Der Anzeigeblock 16 erleichtert die Bedienung der Vorrichtung. Er enthält eine selbständige Stromversorgung, mit der die Haupt-Anzeigeleitung 17 über den mit einem Transistor realisierten steuerbaren Widerstand verbunden ist An diese Haupt-Anzeigeleitung 17 sind an jeder Behandlungsstelle 12i... 12„ über Abzweigungen 18i ... 18„ Signallampen 19 angeschlossen. An den Steuereingang des in der Zeichnung nicht gezeigten steuerbaren Widerstands gelangt das Signal vom Aus-

gangsblock 9. Bei eingeschalteter Einrichtung und fehlendem Signal wird eine bestimmte Helligkeit der Signallampen 19 eingestellt; bei vorhandenem Signal ändert sich die Helligkeit proportional zu seiner Amplitude und synchron mit den Reizperioden. Dies ermöglicht eine Kontrolle des eingeschalteten Zustands der Vorrichtung und des Vorliegens eines Signals in der Hauptverteilungsleitung 10 sowie an jeder Stelle 12|... 12„ der elektrischen Behandlung.

Der Meßblock 20 ermöglicht die Messung und Anzeige des Amplitudenwerts des Ausgangssignals.

In F ig. 2 sind die zu den Ausgangsstromkreisen der Vorrichtung gehörenden Baueinheiten 7,8,9,13 und 14 detaillierter dargestellt.

Der schaltungstechnische Aufbau der Einheit 7 zur Änderung der Polarität und der Steuereinheit 8 zur automatischen Steuerung der Polarität werden durch den Aufbau des Ausgangsbiocks 9 bestimmt

Der Ausgangsblock 9 enthält zwei unabhängige Verstärker für gleichpolige Signale mit einer gemeinsamen Last 21.

Einer dieser Verstärker liefert ein Signal mit positiver Polarität, während der andere Verstärker im Betrieb ein Signal mit negativer Polarität liefert. Das positive Signal wird vom Verstärker, der den Vorverstärker 22 und den ersten Emitterfolger 23 mit der Last 21 aufweist, erhalten. Die Speisung dieses Verstärkers erfolgt durch die eigene Speiseleitung 24.

Das negative Signal wird vom zweiten Verstärker geliefert, der von der eigenen Speiseleitung 27 gespeist wird und den Vorverstärker 25 sowie den an der gleichen Last 21 liegenden zweiten Emitterfolger 26 enthält: Das am Ausgang des Amplitudenmodulators 4 erscheinende Signal einer bestimmten Polarität wird der Einheit 7 zur Polaritätsänderung, d. h. dem Eingang ihrer ε iiaacnUnlKciirStllic, ZügciUiirt, uic ucH ι FaHSiStUf Jv mit gleichwertigen Kollektor- und Emitterlasten 31, 32 enthält. An diesen Lasten 31, 32 ergeben sich bezogen auf die selbständigen Speiseleitungen 24, 27 gleich große Signale, die jedoch verschiedene Polarität besitzen. An der Last 31 entsteht nämlich in bezug auf die Speiseleitung 24 ein negatives Signal, während an der Last 32 bezogen auf die Speiseleitung 27 ein positives Signal erscheint. Diese für die obigen Signalverstärker eingangsseitigen Signale werden über die Torschaltungen

28 bzw. 29 auf die Eingänge der Vorverstärker 22, 25 gegeben.

Die Signale gelangen also erst dann zu den Eingängen der Vorverstärker 22 bzw. 25, wenn die entsprechende Torschaltung 28 bzw. 29 geöffnet ist; nur in diesem Falle erscheint ein Signal an der Last 21. Zu jedem bestimmten Zeitpunkt ist nur eine Torschaltung geöffnet und nur ein Verstärker des Ausgangsbiocks in Betrieb, wobei am Ausgang ein Signal nur einer Polarität erscheint Durch Vorgabe verschiedener Zustände der Torschaltungen 28,29 können am Ausgang Signale verschiedener Polarität und in verschiedener Reihenfolge erhalten werden. Die Umschaltung der Zustände der Torschaltungen erfolgt in den Impulspausen oder in den Pausen zwischen den Reizperioden.

Die Einstellung der Zustände der Torschaltungen 28,

29 erfolgt mit Hilfe der zur automatischen Polaritätssteuerung vorgesehenen Steuereinheit 8. Wichtigstes Schaltungstci! der Steuereinheit S ist der RST-Flipfiop 33. Von einem Ausgang Q des Flipflops 33 -wird die Torschaltung 28, vom anderen Ausgang Q die Torschaltung 29 gesteuert Zur Erzeugung des Steuersignals für die Torschaltung 28 in bezug auf die Speiseleitung 24 ist der Ausgang Q des RST-Flipflops 33 an eine Anpassungsstufe mit einem Transistor 34 angeschlossen, an dessen Last 35 das Signal zur Steuerung der Torschaltung 28 erscheint In der Anpassungsstufe wird das Signal nicht invertiert.

Der Betriebszustand des RST-Flipflops 33 wird durch die Eingangssignale bestimmt In Fig.2 ist eine Anschlußmöglichkeit für den RST-Flipfiop 33 dargestellt. Zu jedem Zeitpunkt ist ein Kontaktpaar des Umsehaltblocks 36 geschlossen. In den Stellungen des Umschalters 36, in denen die S- und /?-Eingänge an den Steuersignalblock 37 geschaltet werden, wird der RSI Flipflop in einen Zustand eingestellt, der die positive bzw. nega tive Signalpolarität bestimmt. Die automatische Ändcrung des Zustands des RST-Flipflops und somit der Si gnalpolarität erfolgt über den Zähleingang T des RST-Flipflops 33. Diesem Zähleingang T des RST-Flipfiops 33 werden Steuerimpulse vom Ausgang des Steuersignalblocks 37 zugeführt, die die Umschaltung der Polarität in den Signalpausen, d. h. entweder in den Impulspausen oder in den Intervallen zwischen den Reizperioden, gewährleisten. Zu diesem Zweck werden im Steuersignalblock 37 Steuersignale für den Betneb des RST-Flipflops 33 erzeugt. Zur Einstellung eines Zu-Stands im RST-Flipflop 33 über die Eingänge S und R werden diese Eingänge mit der Null-Speiseschiene des RST-Flipflops 33 verbunden. Die Steuerimpulse werden zur Steuerung der Zustände des RST-Flipflops über den Zähleingang Terzeugt Dem Eingang des Steuersignalblocks 37 werden Stimulationsimpulse vom Ausgang des Stimulationsimpulsgenerators 3 sowie Impulse von einem Ausgang des Modulationssignalgenerators 5 zugeführt, die das Zyklusende festlegen. Bei der Umschaltung der Polarität nach jedem Impuls werden die Steu· erimpulse beim Abfall der Stimulationsimpulse erzeugt

Bei dcF DctncuSärt Γΰίί ι \jiSniSi3üuiSCnSit«rig HaC,

jedem Zyklus werden die Steuerimpulse während des Abfalls der das Zyklusende festlegenden ImpuKe in der Mitte der Pausen zwischen den Reizperioden erzeugt.

Bei Benutzung des Stimulationssignals zur kontinuierlichen Reizung erfolgt die Polaritätsumschaltung. wenn zwei Ereignisse, das Zykluseiide und das Abklingen des jeweiligen Stimulationsimpulses, zusammenfallen. Zur Polaritätsumschaltung nach einer vorgegebenen Zeit. z. B. nach 1 bis 5 min. erzeugt das elektronische Zeitrelais des Steuersignalblocks 37 Impulse nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls. Die Polarität des Ausgangssignals wird umgeschaltet, wenn zwei Ereignisse, das Ende des vorgegebenen Zeitintervalls und das Zyklusende oder das Ende des durchlaufenden Impulses je nach dem Signaltyp A oder B (F i g. 4), zusammenfallen.

Eine Schaltungsvariante des Ausgangsbiocks 9 ist in F i g. 3 dargestellt Der Verstärker für das positive Signal ist mit den Transistoren 44,45,48 aufgebaut

Das Eingangssignal wird von der Last 31 der Phasenumkehrstufe über Widerstände 56, 62 geliefert, wenn der Transistor 54 des elektronischen Schalters gesperrt ist, wenn also am Ausgang Q des RST-Flipflops nach F i g. 2 der Logikzustand »0« vorliegt Bei Sättigung des Transistors 54 (F i g. 3) kommt am Eingang des Vorverstärkers kein Signal an.

Die Endstufe für das negative Signal ist ähnlich aufgebaut, jedoch weisen die verwendeten Transistoren umgekehrte Leitfähigkeit auf. Als elektronischer Schalter wird der Transistor 55 herangezogen.

Der beschriebene Ausgangsblock 9 hat mehrere Vorteile, die darin bestehen, daß der Nullpunktabgleich ent-

fällt und ein Gleichstromanteil am Ausgang beim Nullsignal stets f-shlt, was bei der elektrischen Beeinflussung von lebenden Individuen prinzipiell sehr wichtig ist.

Bei fehlendem Signa! nimmt der Verstärker keine Leistung auf.

Das zur elektrischen Einwirkung bestimmte Signal gelangt von der Last 21 (F i g. 2) des Ausgangsblocks 9 in die Hauptverteilungsleitung 10, an die über die Abzweigungen 111... H_n die zu behandelnden Individuen angeschlossen sind. Beim Anschluß eines Individuums an die Hauptverteilungsleitung 10 müssen folgende Forderungen erfüllt werden: Bei Einstellung oder Regelung der Amplitude an jeder Behandiungsstelle 12_t... 12„ soll die Signalform, besonders die Dauer der Impulsvorderflanke, nicht geändert werden; im ganzen Bereich der an den η Behandlungsstellen erfolgenden Regelungen soll sich die Amplitude des Stimulationssignals an der

gung des Stellglieds 38 soll ferner keine wesentliche Erhöhung d · aufgenommenen Leistung zar Folge haben. Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung erfüllt alle diese Forderungen.

Der Amplitudensteiler 13 (Fig. 1) ist als Potentiometer 38 (F i g. 2) ausgeführt, dessen Widerstandswert einigemal (z. B. fünffach) größer ist als der Lastwiderstand (des behandelten Individuums), wobei die zusätzlich aufgenommene Leistung in diesem Falle unter 20% liegt. Die Anpassungsschaltung 14 erthält zwei Transistoren 39, 40 von unterschiedlichem Leitungstyp sowie zwei Dioden 41, 42 und eine Emitterlast 43. Die Schaltung weist zwei Stufen auf, die als Emitterfolger mit gemeinsamer Last arbeiten. Bei positiver Polarität des Ausgangssignals ist die Diode 41 leitend, wobei die Stufe mit dem Transistor 39 in Betrieb ist Die Diode 42 ist hierbei gesperrt und der Kollektor des Transistors 40 von der Hauptverteilungsleitung abgeschaltet wohei das Signal am Potentiometer 38 so gepolt ist, daß der Basis-Emitler-Übergang des Transistors 40 gesperrt ist, d. h. die Stromkreise des Transistors 40 die arbeitende Stufe praktisch nicht beeinflussen.

Bei Änderung der Ausgangssignalpolarität wird die Diode 42 leitend, wobei das Signal der Last (dem behandelten Individuum) über die Stufe mit dem Transistor 40 zugeführt wird. Der niedrige Ausgangswiderstand der Stufe gewährleistet eine kleine Aufladezeit der Lastkapazität, wobei die Änderung der Flankendauer im Gesamtbereich der Signalpegeleinstellung praktisch in den zulässigen Grenzen liegt

Die Wählbarkeit verschiedener Signalstrukturen und verschiedener Gesetzmäßigkeiten zur Polaritätsänderung gestattet eine entsprechend angepaßte Einwirkung auf Gruppen von Tieren oder Menschen in unterschiedlichen physiologischen Zuständen.

Die flexible Signalstruktur und der vorgegebene Bereich der Parameteresnstellung oder -regelung ermöglichen die Durchführung verschiedener Arten von elektrischer Behandlung, z. B. eine intensive Reizung von Rezeptorfeldern von Milchdrüsen, eine normalisierende Beeinflussung oder eine Einwirkung zu therapeutischen Zwecken bei pathologischen Prozessen.

Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten allgemeine Kontraindikationen, die sich auf die Fälle einer unzweckmäßigen Anwendung elektrischer Impulse beziehen, z. B. Epilepsie, häufige Krampfanfälle, gutartige und bösartigen Geschwülste der Milchdrüse oder etwa Hautkrankheiten an den Milchdrüsen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt daher

den Übergang zur Mnsscnhehandlung von Tieren oder etwa zur gleichzeitigen Dchaniilung mehrerer Men sehen ohne Vermehrung des Betreuungspersonals und ohne größeren Aufwand. Die Vorrichtung erweist sich

5 bei der Anwendung in großen Viehfarmen wie auch im Humanbereich in speziellen Krankenhäusern als besonders effektiv und wirtschaftlich. Durch Anwendung der Vorrichtung läßt sich der Kostenaufwand für die Be treuung und Behandlung von Tieren verringern, die

ίο Milchproduktion in Viehfarmen erhöhen und der physiologische Zustand von Tieren verbessern.

Auch im Humanbereich lassen sich analoge Vorteile hinsichtlich der Einsparung von Pflegepersonal sowie in physiologischer Hinsicht erzielen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Elektrostimulation mit einem zentralen einkanaligen Elektrostimulator mit einem Stimulationsimpulsfolge-Generator, ferner mit einem Modulationssignal-Generator und einem Amplitudenmodulator, mit deren Hilfe die Stimulationsimpulsfolge amplitudenmoduliert wird, des weiteren mit einer Einheit zur automatischen Änderung der Polarität der Stimulationsimpulse nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit, ferner mit einem Ausgangsblock und mit einer dem Aucgangsblock nachgeschalteten Peripherieschaltung mit mehreren Abzweigungen zu verschiedenen Behandlungsstelien, die in Oberflächenelektroden enden, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrostimulator ferner einen Frequenzmodulator (2) aufweist, in dem die Stimulatk>nsimpulsfolge frequenzmoduliert wird, daß mittels einer Steuereinheit (8) die Gesetzmäßigkeit zur Änderung der Polarität einstellbar ist, daß die Abzweigungen (Hi bis Jl_n) im Vielfach an eine Hauptleitung (10) angeschlossen sind, daß jede Behandlungsstelle (12i bis 12„) mit einem Potentiometer (38) zur individuellen, von dc n anderen Behandlungsstelien unabhängigen Einstellung der Stimulationsimpuls-Amplitude versehen ist und daß jede Behandlungsstelle {t2y bis 12„) eine Anpassungsschaltung (14) aufweist, die zwei mit ihren Basen an den Schleifer ü« Potentiometers (38) angeschlossene Transistoren (39, 40) ent£" gengesetzten Leitungstyps enthält, deren Kollektoren über je eine entsprechend der jeweiligen Pol ität der Stimulationsimpulse geschaltete Diode (41; 42) an die Abzweigung (lli bis H_n) der jeweiligen Behandlungsstelle (12i bis 12„) angeschlossen sind und deren Emitter mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand (43) verbunden sind, wobei die Stromversorgung durch die Stimulationsimpulse selbst erfolgt und wobei der Anpassungsschaltung (14) die Oberflächenelektroden (15) nachgeschaltet sind.

2. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Stimulation der Milchdrüsen von Kühen beim Melken.

3. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Prophylaxe und Behandlung von Mastitis.

4. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 im Humanbereich zur Normalisierung des Milchdrüsentonus nichtschwangerer Frauen und zur Stimulation der Milchdrüsen stillender Frauen.