DE3315513A1 - Digitale schaltungsanordnung zum steuern eines allmaehlichen einschaltens von elektrischen gewebereizeinrichtungen - Google Patents

Description

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MEDTRONIC, INC. 3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn. 55440/V.St.A.

Digitale Schaltungsanordnung zum Steuern eines allmählichen Einschaltens von elektrischen Gewebereizeinrichtungen

Die Erfindung befaßt sich mit elektrischen Gewebereizeinrichtungen, wie sie auf dem medizinischen Sektor für die Schmerzbehandlung eingesetzt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine digitale Steuerschaltungsanordnung, die für eine einstellbare, allmähliche Steigerung der Intensität oder Amplitude von Reizimpulsen sorgt, die von einer elektrischen Gewebereizeinrichtung abgegeben werden.

Gewebereizeinrichtungen haben in der Medizin für die Behandlung von chronischen, unbehandelbaren Schmerzen in großem Umfang Eingang gefunden. Im allgemeinen weisen Gewebereizeinrichtungen elektrische Schaltungsanordnungen zum Erzeugen von elektrischen Reizimpulsen, an dem betroffenen Körperteil anbringbare Elektroden sowie Leitungen auf, die die Reizimpulse von den Impulserzeugerschaltungen zu den Elektroden führen. In einigen Fällen ist die gesamte Gewebereizeinrichtung zur Implantation im Körper bestimmt, während in anderen Fällen die Impulserzeugerschaltung in einer Packung oder einem Gehäuse außerhalb des Körpers untergebracht ist. Bei transkutanen Reizeinrichtungen werden Elektroden von erheblicher Oberfläche mit der Haut über Kleber oder andere Mittel über den betroffenen Bereichen in Kontakt gehalten. Bei einer anderen Art der Reizung,

die in Verbindung mit externen oder implantierten Impulsgene rotoren verwendet werden kann, sind Leitungen vorgesehen, die zu einer implantierten Elektrode, beispielsweise einer entlang der Wirbelsäule implantierten Elektrode, führen. In jedem Fall führt die Beaufschlagung des Körpergewebes mit den elektrischen Reizimpulsen zu einer Linderung oder Überdeckung der Schmerzempfindung. Bei verfeinerten Einheiten können Steuer- oder Programmiereinrichtungen vorgesehen sein, um Parameter der abgegebenen Reizimpulse, wie die Impulsamplitude und die Impulsfrequenz (Wiederholrate), einzustellen. Zahlreiche Impulsgeneratoren von Gewebereizeinrichtungen sehen auch einen Impulsfolgen- oder Zyklusbetrieb vor, bei dem Gruppen von einzelnen Reizimpulsen in Intervallen angeliefert werden, wobei zwischen den Gruppen Verzögerungsintervalle vorhanden sind.

Es ist sehr erwünscht, Mittel zur Steuerung der Amplitude oder Intensität der Reizimpulse vorzusehen, so daß der das Gerät benutzende Patient die Amplitude zwecks maximaler Effektivität einstellen kann. Wenn die Amplitude zu gering ist, kann die Schmerzlinderung unzureichend sein; ist die Amplitude dagegen zu hoch, kann es zu einer unangenehmen stechenden oder brennenden Empfindung kommen. Die optimale Amplitude ändert sich in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Betriebsbedingungen, zu denen die Länge der Zeitdauer der Reizung gehört.

Bei der Reizung im Impulsfolgen- oder Zyklusbetrieb ergaben sich Probleme dahingehend, daß die Behandlung zuweilen von unangenehmen stechenden oder brennenden Empfindungen begleitet war.

Um diesem Problem zu begegnen, wurden Schaltungsanordnungen entwickelt, die für eine allmähliche Steigerung der Impulsamplitude innerhalb einer Gruppe von Impulsen im Impulsfolgenbetrieb sorgen. Dabei wurden Schaltungsanordnungen eingesetzt, die mit Widerstands/Kapazitäts-Lade- oder -entladekennlinien arbeiten, um eine allmähliche Steigerung der Amplitude der ersten Impulse innerhalb einer Impulsgruppe bis zu der endgültigen Impulsamplitude zu bewirken.Dieses Vorgehen half, unerwünschte stechende Empfindungen zu mildern, hat jedoch den Nachteil der fehlenden Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Anstiegsraten oder -neigungen und unterschiedliche endgültige Impulsamplituden. Außerdem können Widerstands/ Kapazitäts-Ladeschaltungen zu einem etwas höheren elektrischen Verbrauch führen, was bei einem vollständig unabhängigen, implantierbaren Impulsgenerator von wesentlicher Bedeutung sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die einen verringerten elektrischen Energieverbrauch aufweist und die es gestattet, die Neigung des Impulsamplitudenanstiegs und/oder die Maximalamplitude bedarfsweise einfach einzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird eine verbesserte Schaltungsanordnung zum Steuern der elektrischen Impulserzeugung bei einem Gewebestimulatorsystem geschaffen. Die Erfindung eignet sich insbesondere für implantierbare Gewebestimulatoren; sie ist jedoch auch bei externen Reizstromgeräten anwendbar. Die Erfindung sorgt für eine digitale Schaltungsanordnung, die das allmähliche Einschalten oder Steigern der Impulsamplitude der anfänglichen Im-

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pulse innerhalb einer Gruppe oder Folge von Ausgangsimpulsen steuert. Die Erfindung erlaubt eine Programmierbarkeit derart, daß die Neigung oder effektive Amplitudensteigerung ebenso wie die endgültige volle Amplitude der Ausgangsimpulse durch eine Fernprogrammierung gewählt werden können. Dies gestattet eine optimale Steuerung der Impulskennwerte für die wirkungsvollste Schmerzlinderung für den Patienten sowie eine bequeme Einstellung auf neue Ausgangsimpulsparameter, falls dies von Zeit zu Zeit notwendig oder wünschenswert wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltbild eines

programmierbaren Gewebestimulators gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung der Ausgangssignale

des programmierbaren Gewebestimulators nach Fig. 1,

Fig. 3 in zeitgedehntem Maßstab z-.ei der Aus

gangsimpulse der Fig. 2 sowie

Fig. 4A und 4B in zeitgedehntem Maßstab Ausgangsimpulse des Stimulators nach Fig. 1, die den Weichstart für eine Impulsgruppe erkennen lassen.

Die in Blockdarstellung als Fig. 1 veranschaulichte programmierbare Gewebereizeinrichtung (Stimulator) ist als voll implantierbares Gerät ausgelegt. Dementsprechend erfolgt die Programmierung über codierte Program-

miersignale, die von außerhalb des Körpers gesendet und von einer zweckentsprechenden Empfangs- und Entschlüsselungsschaltung des implantierten Stimulators aufgenommen werden. Die codierten Programmiersignale werden von einer Antenne 11 und einer Programmsteuerschaltung 12 empfangen, die einen Empfänger, eine diesem zugeordnete Steuerschaltung sowie Entschlüsselungsschaltungen umfaßt. Die Steuerschaltung 12 überprüft die Gültigkeit der empfangenen Signale, entschlüsselt diese und führt sie über ein Datenbusnetz 13 den verschiedenen Parameterspeichern zu, wie dies unten näher erläutert ist. Auf dem Gebiet der Übermittlung, des Empfangs und der Entschlüsselung von Programmiersignalen für implantierte Geräte sind verschiedene Arten von Systemen bekannt; die Schaltungsauslegung der Steuerschaltung 12 ist daher nicht im einzelnen veranschaulicht. Der Programmiersignalempfänger und dessen Steuerung können zweckmäßig in der Weise aufgebaut sein, wie dies in der DE-Patent-

anmeldung (Anmeldung mit gleichem Anmeldetag wie

die vorliegende Anmeldung und mit Priorität aus der US-Anmeldung 373,798 vom 30. April 1982) näher offenbart ist. Es lassen sich aber auch andere Arten von Programmiersignalempfängern und Steuerungen einsetzen.

Das Datenbusnetz 13 überträgt die Programminformationen von der Steuerschaltung 12 zu den verschiedenen Betriebsartspeichern. Das Datenbusnetz 13 kann in bekannter Weise in Form von seriellen oder parallelen Datenwegen aufgebaut sein, und zweckentsprechende Adressierverfahren werden in Verbindung mit dem Datenbusnetz 13 benutzt, um zu gewährleisten, daß die betreffenden Programmierinformationen zu dem richtigen Speicher übermittelt werden.

Ein EIN-AUS-Speicher 14 ist an das Datenbusnetz 13 an-

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geschlossen, um Programmiersignale zu empfangen, die kennzeichnend für den gewählten Zustand des Stimulators, das heißt EIN oder AUS, sind. Zusätzlich ist innerhalb des Gerätes ein magnetischer Zungenschalter 15 vorgesehen und gleichfalls an den Speicher 14 angeschlossen. Der Zungenschalter 15 wird auf übliche Weise betätigt, indem ein externer Magnet über die Stelle gelegt wird, wo die Einheit implantiert ist. Der Zustand des Speichers 14 und damit der EIN-oder AUS-Status des Stimulators lassen sich entweder durch externe Programmiersignale oder dadurch steuern, daß der Magnet extern über die Stelle des implantierten Stimulators gelegt wird. Der Status des Speichers 14 wird über eine Leitung 16 ausgegeben, die zu einer weiter unten näher erläuterten Steuerlogik führt.

Ein Impulsbreitenspeicher 20 weist einen Zähler oder Register zur Aufnahme und Einspeicherung von digitalen Daten auf, die der gewählten Impulsbreite entsprechen. Der Zählwert oder Inhalt des Speichers 20 wird über einen Datenbus 21 einem Eingang eines Entschlüßlers 22 zugeleitet.

Ein Impulsratenspeicher 24 besteht aus einten Zähler oder Registern, die an das Datenbusnetz 13 angeschlossen sind, um der gewählten Impulsrate entsprechende digitale Daten zu empfangen und einzuspeichern. Der Dateninhalt des Speichers 24 wird über einen Datenbus 25 einem Eingang eines weiter unten diskutierten Zählers 60 zugeführt. Ein EIN-Zeit-Speicher 28 und ein AUS-Zeit-Speicher 32 sind vorgesehen, um die Abgabe von Reizimpulsen in der unten erläuterten Weise zu steuern. Beide Speicher 28, 32 stehen mit dem Datenbusnetz 13 in Verbindung. Diese Speicher bestehen aus Zählern oder Registern zur Aufnahme und Einspeicherung von digitalen Daten entspre-

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chend den gewünschten EIN- und AUS-Zeiten fUr den Stimulator, wenn dieser im Impulsfolgen- oder Zyklusbetrieb arbeitet. Der Dateninhalt des Speichers 28 wird über einen Datenbus 29 an einen Zähler-Entschlüßler 30 angelegt, der auch das Ausgangssignal des Speichers 32 über einen Datenbus 33 aufnimmt. Ein kontinuierlicher Betrieb wird erhalten, wenn der EIN-Zeit-Speicher 28 auf Null gestellt wird.

Ein Speicher 34 stellt einen weiteren Speicher oder eine Gruppe von Registern dar, der bzw. die an das Datenbusnetz 13 angeschlossen ist (sind), um digitale Daten aufzunehmen und einzuspeichern, die der gewählten Anzahl von Impulsen pro Schritt entsprechen, was die Neigung des allmählichen Einschaltens bestimmt. Der Speicher 34 dient auch als EIN-AUS-Steuerung für eine allmähliche Einschaltoperation. Der Dateninhalt dieses Speichers geht über einen Datenbus 35 an einen Entschlußler 36.

Ein Amplitudenspeicher 38, beispielsweise in Form einer Gruppe von Registern, ist an das Datenbusnetz 13 angeschlossen, um digitale Daten aufzunehmen und einzuspeichern, die der gewählten Amplitude für die Ausgangsreizimpulse entsprechen. Der Dateninhalt dieses Speichers wird über einen Datenbus 39 an einen Entschlüßler 40, einen Entschlüßler 41 und einen Schalter 42 angelegt.

Zeitsignale werden von einem Oszillator 51 (Bezugsquarz) bereitgestellt. Von dem Oszillator 51 führt eine Leitung 52 zu dem Eingang eines Breitenzählers 55. Der in dem Breitenzähler 55 aufgelaufene Zählwert wird über einen Datenbus 56 an den Entschlüßler 22 ausgegeben, und der Überlaufzählwert des Zählers 55 gelangt über eine Leitung 57 an den Eingang des Ratenzählers

- 12 sowie an den Eingang des Zähler-EntschlUßlers 30.

Einer Flip~Flop-Schaltung 66 geht das Setz-Eingangssignal von dem Ratenzähler 60 über eine Leitung 65 sowie das RUckstell-Eingangssignal von dem Entschlüßler 22 über eine Leitung 64 zu. Eine Abzweigung der Leitung 65 führt ferner an einen Ent Sperreingang des Entschlüßlers 22. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 66 steht über eine Leitung 73 mit einem Eingang einer UND-Schaltung 70 in Verbindung. Qer Ausgang des Zähler-EntschlUßlers 30 ist über eine Leitung 71 an einen weiteren Eingang der UND-Schaltung 70 angeschlossen. Der Ausgang des Entschlüßlers 41 steht über eine Leitung 72 mit einem weiteren Eingang der UND-Schaltung 70 in Verbindung, und die von dem Speicher 14 kommende Leitung 16 ist an den verbleibenden Eingang der UND-Schaltung 70 angeschlossen.

Der Ausgang der UND-Schaltung 70 ist mit einer Leitung 76 verbunden, deren eine Abzweigung zu einem Zähler 80 führt, der als Impulse/Schritt-Zähler bezeichnet ist. Eine weitere Abzweigung der Leitung 76 führt zu einem Entsperreingang einer analogen Ausgangsschaltung 90. Der im Zähler 80 stehende Zählwert geht über einen Datenbus 81 an den Entschlüßler 36, und der Avsgang des Entschlüßlers 36 ist über eine Leitung 37 mit einem als Amplitudenzähler bezeichneten Zähler 84 sowie mit einem Rückstelleingang des Zählers 80 verbunden. Der im Amplitudenzähler 84 stehende Zählwert geht über einen Datenbus 85a an den Entschlüßler 40 sowie über einen Datenbus 85b an den Schalter 43. Dem Zähler 84 geht ein Rückstell-Eingangssignal von einer Abzweigung der Leitung 71 zu. Das Ausgangssignal des Entschlüßlers 40 wird über eine Leitung 86 einem weiteren Eingang des Zählers 84 zugeführt.

Ein Digital/Analog-Umsetzer 96 nimmt digitale Eingangssignale von einem Datenbus 97 auf, der von den beiden Schaltern 42 und 43 kommt. Der Analog-Ausgang des Umsetzers 96 ist über eine Leitung 98 an den Eingang der analogen Ausgangsschaltung 90 angeschlossen. Die Ausgangsschaltung 90 stellt an Anschlüssen 91 und 93 elektrische Reizimpulse bereit. Die Anschlüsse 91, 93 stehen über einen Kondensator 91 mit der Ausgangsschaltung 90 in Verbindung. Die Reizimpulse gelangen über nicht veranschaulichte Leitungen an gleichfalls nicht dargestellte Elektroden, um für eine elektrische Gewebereizung zu sorgen.

Das durch die Ausführungsform gemäß Fig. 1 erzeugte Ausgangssignal im Falle eines Impulsfolgen- oder Zyklusbetriebes ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die lotrechte Achse die Impulsamplitude und die waagrechte Achse die Zeit darstellt. Es sind zwei Gruppen oder Folgen von Impulsen veranschaulicht, von denen jede eine Anzahl von einzelnen Impulsen umfaßt. Die EIN-Zeit des Signals gemäß Fig. 2 ist mit T bezeichnet, und dies entspricht dem vorgewählten Programmwert, der in dem EIN-Zeit-Speicher 28 eingespeichert ist. Die AUS-Zeit des Signals ist mit T _rc bezeichnet; dies entspricht der vorgewählten Größe, die in dem AUS-Zeit-Speicher eingespeichert ist. Die Amplitude der Reizimpulse ist mit A bezeichnet; dies entspricht dem im Amplitudenspeicher 38 eingespeicherten, vorgewählten Wert.

Einzelne Impulse einer Gruppe oder Folge sind in Fig. mit gedehntem Vertikal- und Horizontalmaßstab dargestellt. Mit W ist die Impulsbreite bezeichnet, die dem im Impulsbreitenspeicher 20 eingespeicherten vorgewählten Wert entspricht. Die Impulsperiode ist mit R bezeichnet. Dies entspricht der vorgewählten Größe, die

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in dem Impulsratenspeicher 24 eingespeichert ist. Das allmähliche Einschalten oder der Weichstart treten zu Beginn jeder Impulsgruppe in Fig. 2 auf; sie lassen sich im einzelnen aus Fig. 4 entnehmen, wo der Maßstab gegenüber Fig. 2 gedehnt ist, jedoch weniger stark als im Falle der Fig. 3. In Fig. 4 sind einzelne Impulse als einzelne Linien dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die Impulsbreite typischerweise um ein Vielfaches kleiner als das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ist. Fig. 4A zeigt eine ansteigende Impulsamplitude mit einer Neigung oder Rate von zwei Impulsen je Schritt der Amplitudensteigerung. Die beiden ersten Impulse befinden sich daher auf dem ersten Ampliti'deninkrement, die nächsten beiden Impulse auf dem nächsten Inkrement usw., bis die ausgewählte Endamplitude erreicht ist. Fig. 4B zeigt den Anfang einer Gruppe mit fünf Impulsen je Amplitudenschritt, wobei jedes aufeinanderfolgende Amplitudeninkrement für fünf Impulse wiederholt wird, bevor zu dem nächsten Amplitudenwert Übergegangen wird.

Wenn der EIN-AUS-Speicher 14 auf EIN gesetzt ist und eine EIN-Zeit im Speicher 28 sowie eine von Null abweichende Impulszahl pro Schritt im Speicher 3^Ä einprogrammiert sind, gibt der Stimulator nach Fig. 1 Gruppen von Impulsen in wiederkehrender Form allgemein in der in Fig. 2 angedeuteten Weise an den Stimulatorausgangsanschlüssen 92, 93 ab, die über Leitungen an eine Elektrode angeschlossen sind. Das Einprogrammieren eines Null-Wertes in den Impuls/Schritt-Speicher 34 sperrt den Betrieb mit allmählichem Einschalten, so daß sämtliche Impulse innerhalb jeder Gruppe mit der vollen programmierten Amplitude angeliefert werden.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist bei-

spielsweise die Impulsbreite zwischen 0,03 und 1,92 ms programmierbar. Die Impulsrate ist zwischen 1 und 256 Hz, entsprechend Impulsfolgeintervallen von Is bis 3,9 ms, programmierbar. Die EIN-Zeit ist von 0,06 bis 64 s programmierbar. Die AUS-Zeit ist von 0,06 bis etwa 17 Minuten programmierbar. Die Amplitude ist von 0 bis 9,0 V programmierbar. Die Weichstartrate ist von 1 bis 7 Impulsen pro Schritt wählbar. Während die vorstehend genannten numerischen Bereiche bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sind, stellen sie keine Grenzwerte für die praktische Anwendung der Erfindung dar, weil durch entsprechende Änderungen der Auslegung die genannten Bereiche auch nach Wunsch vergrößert oder verkleinert werden können. Während ferner bei der bevorzugten Ausführungsform die Größe der Ausgangsimpulse in Form der Spannung gesteuert wird, kann die Erfindung in gleicher Weise auch für den Fall angewendet werden, wo es erwünscht ist, die Ausgangsimpulse bezüglich ihres Stromes zu steuern.

Die vom Oszillator 51 kommenden Taktimpulse werden im Breitenzähler 55 gezählt, dessen voller Zählwert der maximal wählbaren Impulsbreite entspricht. Der Zähler 55 zählt ständig bis zum vollen Zählwert durch und startet dann wieder, wobei Überlaufimpulse auf die Leitung 57 gehen, die in den Zählern 30 und 60 gezählt werden. Statt dessen können Taktimpulse vom Oszillator 51 den entsprechend ausgebildeten Zählern 60 und 30 unmittelbar zugeführt werden. Bevorzugt wird jedoch der Breitenzähler 55 als Teiler genutzt, weil die Impulsbreite wesentlich kleiner als alle anderen innerhalb des Systems interessierenden Zeitinkremente ist. Die Zählwerte für Rate, EIN-Zeit und AUS-Zeit werden entsprechend der bevorzugten Ausführungsform in Form von Vielfachen des maximalen Zählwertes des Breitenzählers be-

rechnet.

Von der Leitung 57 kommende Impulse werden im Zähler gezählt, der auf einen im Speicher 24 vorhandenen Zählwert voreingestellt wird. Wenn das Zeitintervall von dem vorhergehenden Impuls gleich demjenigen ist, das für die ausgewählte Rate vorgesehen ist, läuft der Zähler 60 über, wodurch auf der Leitung 65 ein Ausgangssignal auftritt, das das Flip-Flop 66 setzt und den Entschlußler 22 entsperrt. Nimmt man zunächst an, daß die anderen Eingangssignale der UND-Schaltung 70 auf logisch 1 liegen, wird durch das Setzen des Flip-Flops 66 die UND-Schaltung 70 entsperrt und auf der Leitung 76 eine logische 1 erzeugt, die der analogen Ausgangsschaltung 90 zugeht. Im Anschluß an den Überlaufimpuls auf der Leitung 57, der die oben beschriebenen Ereignisse in Gang setzt, beginnt der Breitenzähler 55 erneut einen Zählvorgang; dieses Mal wird der Entschlüßler 22 entsperrt, und auf der Leitung 64 wird ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Zählwert im Breitenzähler 55 der vorgewählten Impulsbreite vom Speicher 20 entspricht. Dieser über die Leitung 64 laufende Impuls stellt das Flip-Flop 66 zurück, wodurch das logische !-Signal auf der Leitung 76 beendet wird.

Der oben erläuterte Prozeß wiederholt sich dann mit dem Ergebnis, daß auf der Leitung 76 Impulse mit einer Breite entsprechend der vorgewählten Impulsbreite im Speicher 20 erzeugt werden, die mit einer Wiederholrate auftreten, welche der Rate im Speicher 24 entspricht. Diese Impulse, von denen einer in Fig. 1 als Signal 77 angedeutet ist, veranlassen die analoge Ausgangsschaltung 90, Ausgangsreizimpulse zu erzeugen. Die Ausgangsimpulse treten zu Zeiten auf, die durch das Vorhandensein von Impulsen auf der Leitung 76 gesteuert werden, und

sie dauern für eine Zeitspanne an, die durch die Dauer der Impulse auf der Leitung 76 bestimmt wird. Die Amplitude der Ausgangsimpulse wird jedoch durch das Analogsignal auf der Leitung 98 vom Digital/Analog-Umsetzer gesteuert.

Die obige Abfolge der Erzeugung von einzelnen Impulsen ging von der Annahme aus, daß ein EIN-Zeitintervall T ablief, wodurch ein Entsperrsignal über die Leitung 71 an die UND-Schaltung 70 geht. Während eines AUS-Intervalls T nn wird eine logische 0 auf die Leitung 71 gegeben, wodurch die Erzeugung von Ausgangsimpulsen verhindert wird. Der Zähler-Entschlüßler 30 zählt Impulse auf der Leitung 57 und vergleicht diese mit den Werten im EIN-Zeit-Speicher 28 oder AUS-Zeit-Speicher 32, um das Ausgangssignal auf der Leitung 71 alternierend umzuschalten und die EIN- und AUS-Perioden entsprechend den programmierten EIN- und AUS-Zeitintervallen zu erzeugen .

Der Weichstart oder das allmähliche Einschalten geschehen wie folgt. Zu Beginn einer EIN-Zeitperiode wird der Amplitudenzähler 84 mittels einer Abzweigung der Leitung 71 auf einen Anfangswert zurückgestellt, der dem kleinen Amplitudenwert für den ersten Impuls oder die ersten Impulse einer Gruppe entspricht. Der für das anfängliche Inkrement und die anschließenden Inkremente vorgesehene Wert läßt sich durch die Auslegung des Zählers 84 und des Digital/Analog-Umsetzers 96 wählen. Es kann ein Bereich von Inkrementwerten vorgesehen werden, und entsprechend der bevorzugten Ausführungsform wird ein Anfangsinkrement benutzt, das einer Ausgangsimpulsamplitude von 0,25 V entspricht. Im Impulsfolgen- oder Zyklusbetrieb wird der Inhalt des Zählers 84 über den Datenbus 85b, den Schalter 43 und den Datenbus 97 dem

Digital/Analog-Umsetzer 96 zugeführt. Es handelt sich dabei um den im Amplitudenzähler 84 stehenden Zählwert, der die Amplitude der Ausgangsimpulse steuert. Nach dem Auftreten des ersten Impulses in einer neuen EIN-Zeitperiode wird der Anfangsamplitudenwert an den Digital/ Analog-Umsetzer 96 angelegt, wodurch die analoge Ausgangsschaltung 90 veranlaßt wird, den ersten Impuls mit dem kleinen oder niedrigsten Amplitudeninkrement abzugeben, wie dies durch den ersten Impuls in Fig. 4A oder 4B dargestellt ist. Gleichzeitig wird das Auftreten des Steuerimpulses auf der Leitung 76 im Zähler 80 gezählt. Der im Zähler 80 stehende Zählwert wird mittels des Entschlüßlers 36 mit den programmierten Impulsen je Schritt im Speicher 34 verglichen. Wenn der Zählwert im Zähler 80 gleich der vorgewählten Anzahl von Impulsen je Schritt wird, gibt der Entschlüßler 36 ein Ausgangssignal auf die Leitung 37, das den Amplitudenzähler 84 auf den nächsten Amplitudenwert inkrementiert und den Zähler 80 zurückstellt. Wenn der Zähler 80 die vorgewählte Anzahl von Impulsen pro Schritt nicht erreicht hat, wird der nächste Impuls mit der gleichen Amplitude abgegeben. Auf diese Weise wird die Amplitude für die vorgewählte Anzahl von Impulsen auf einem vorgegebenen Wert gehalten, dann für die gleiche Anzahl von Impulsen auf den nächsten Wert inkrementiert usw., bis die der gewählten Maximalamplitude entsprechende Amplitude erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der Zählwert im Amplitudenzähler 84 der Amplitude im Speicher 38, und der Entschlüßler 40 gibt ein Signal auf die Leitung 86, um den Zähler 84 am Weiterschalten zu hindern. Die restlichen Impulse der Gruppe für diese EIN-Zeit haben den maximalen Wert.

Falls der Impulsfolgen- oder Zyklusbetrieb nicht erwünscht ist, wird der Nullwert im Speicher 34 von einem

Entschlüßler 26 ermittelt, der ein Ausgangssignal auf einer Leitung 45 erzeugt, um den Schalter 42 zu entsperren und den Schalter 43 zu sperren, so daß die vorgewählte Amplitude im Speicher 38 unmittelbar an den Digital/Analog-Umsetzer 96 angelegt wird und sämtliche Impulse mit dem gewählten Wert abgegeben werden.

Der Entschlüßler 41 ist vorgesehen, um den speziellen Fall einer programmierten Null-Amplitude zu entschlüsseln. In diesem Fall wird auf der Leitung 72 eine logische 0 angeliefert, um das Erzeugen von Ausgangsimpulsen zu sperren.

Ein Vergleich der Fig. 4A und 4B zeigt, wie die Neigung oder Rate gesteuert werden kann, mit der der allmähliche Aufbau der Impulsamplitude innerhalb einer Gruppe beeinflußt werden kann. Im Beispiel 4A sind die Impulse pro Schritt auf 2 eingestellt, und die Schaltungsanordnung der Fig. 1 läßt zwei Impulse auftreten, bevor der Amplitudenzähler jeweils inkrementiert wird, bis der Maximalwert erreicht ist.

Claims (9)

• β β PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN ELFENSTR.AS5E 32 · D-6000 MÜNCHEN 83 Ger. P-556 Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Steuern der Einleitung von Reizintervallen in Form von Gruppen von Reizimpulsen, gekennzeichnet durch eine Registereinrichtung zum Einspeichern von digitalen Signalen entsprechend der Amplitude von abzugebenden Reizimpulsen, eine auf die digitalen Signale ansprechende Impulserzeugereinrichtung zum Erzeugen von elektrischen Gewebereizimpulsen, und eine Einrichtung zum Ändern der digitalen Signale auf Grund eines wiederholten Auftretens einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen zwecks diskreten Steigerungen der Amplitude der Reizimpulse vom Beginn eines Reizintervalls bis zum Erreichen einer vorbestimmten Maximalamplitude.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der digitalen Signale eine Entschlüsselungsschaltung aufweist, die auf einen ersten Speicher, der der vorbestimmten Anzahl entsprechende digitale Signale eingespeichert hat, und auf einen die Impulse zählenden Zähler ansprechend die diskreten Steigerungen bewirkt und den Zähler zurückstellt, wenn der Zählwert in dem Zähler der vorbestimmten Anzahl entspricht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der digitalen Signale eine Entschlüsselungsschaltung aufweist, die auf einen zweiten Speicher, der der vorbestimmten Maximalamplitude entsprechende Signale eingespeichert

FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

hat, und auf die Registereinrichtung ansprechend verhindert, daß die digitalen Signale in der Registereinrichtung geändert werden, wenn die Signale in der Registereinrichtung der vorbestimmten Maximalamplitude entsprechen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Registereinrichtung einen Zähler aufweist.

5. Schaltungsanordnung zum Steuern eines allmählichen Einschaltens einer elektrischen Gewebe reizung, gekennzeichnet durch eine Takteinrichtung zum Erzeugen von periodischen Signalen mit einer vorbestimmten Reizrate, eine an die Takteinrichtung angeschlossene Zähleinrichtung zum Erzeugen eines Amplitudeninkrementiersignals auf Grund des Auftretens einer vorbestimmten Anzahl der periodischen Signale, eine Impulsamplitudenschrittschalteinrichtung, die auf jedes der Inkrementiersignale ansprechend die Reizimpulsamplitude um einen diskreten Betrag steigert und die Zähleinrichtung bei jeder Steigerung zurückstellt, und eine Maximalamplituden-Steuereinrichtung, welche die Inkrementiereinrichtung daran hindert die Amplitude der Reizimpulse über eine vorbestimmte Amplitude zu steigern.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung auf eine Entschlüsselungsschaltung anspricht, die an einen Speicher angeschlossen ist, der der vorbestimmten Anzahl entsprechende digitale Signale eingespeichert hat.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalamplituden-Steuereinrichtung

eine EntschlUsselungsschaltung aufweist, die an einen Speicher angeschlossen ist, der der vorbestimmten Amplitude entsprechende digitale Signale eingespeichert hat, und daß die Entschlüsselungsschaltung die Amplitudenschrittschalteinrichtung daran hindert, inkrementiert zu werden, wenn die Impulsamplitude der vorbestimmten Amplitude entspricht.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenschrittschalteinrichtung einen Zähler aufweist.

9. Schaltungsanordnung zum Steuern eines allmählichen Einschaltens einer elektrischen Gewebereizung, gekennzeichnet durch eine Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen von periodischen Signalen mit einer vorbestimmten Reizrate, eine an die Oszillatoreinrichtung angeschlossene erste Zähleinrichtung zum Zählen der periodischen Signale, eine erste Speichereinrichtung zum Einspeichern von digitalen Signalen entsprechend einer vorbestimmten Anzahl der periodischen Signale, eine an die erste Speichereinrichtung und die Zähleinrichtung angeschlossene erste Entschlüsselungseinrichtung zum Erzeugen eines Schrittschaltsignals und zum Zurückstellen der ersten Zähleinrichtung, wenn der Zählwert in der ersten Zähleinrichtung den in der ersten Speichereinrichtung eingespeicherten digitalen Signalen entspricht, eine mit dem Schritt schalt signal beaufschlagte zweite Zähleinrichtung zum Erzeugen von digitalen Amplitudensteuersignalen entsprechend der Amplitude der abzugebenden Reizimpulse, eine auf die Amplitudensteuersignale ansprechende Impulserzeugereinrichtung zum Erzeugen von elektrischen Gewebereizimpulsen, eine zweite Speichereinrichtung zum Einspeichern von digitalen Signalen entsprechend einer

vorbestimmten Amplitude der Gewebereizimpulse, und eine an die zweite Speichereinrichtung und die zweite
Zähleinrichtung angeschlossene zweite Entschlüsselungseinrichtung, die ein Weiterstellen des Zählwertes in
der zweiten Zähleinrichtung verhindert, wenn der Zählwert in der zweiten Zähleinrichtung den in der zweiten Speichereinrichtung eingespeicherten digitalen Signalen entspricht.