DE2811463C2

DE2811463C2 - Elektrischer Anreger für Menschenmuskeln mit bioelektrischer Steuerung

Info

Publication number: DE2811463C2
Application number: DE2811463A
Authority: DE
Inventors: Anatoly Borisovi&ccaron; Kiew &Scaron;ev&ccaron;enko; Leonid Sedekovi&ccaron; Aleev; Fedor Vasilievi&ccaron; Vi&scaron;nevy Kievskoi oblasti Balchev; Sergei Georgievi&ccaron; Bunin; Vladimir Nikolaevi&ccaron; Fastov Kievskoi oblasti Gorbanev; Maya Ivanovna Kiew Vovk
Original assignee: Institut Kibernetiki Akademii Nauk Ukrainskoi
Current assignee: Institut Kibernetiki Akademii Nauk Ukrainskoi
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB1593236A; US4165750A; DE2811463A1; FR2425865A1; FR2425865B1

Description

2. Elektrischer Muskclanrcgcr nach Anspruch I. dadurch gekenn/eichnel. dsiU jeder Anrcgungskniial

(1) der Menschenmuskeln folgende Einheiten enthält: einen an den Ausgang des Verstärkers (21) angeschlossenen Frequenzmesser (41), Differenzierverstärker (42 und 47), wobei der Eingang eines der Differenzierverstärker an den Ausgang des Frequenzmessers (41) und der Eingang des zweiten Differcnzieiverstärkers an den Ausgang des zweiten Integrators (28) angeschlossen ist, ferner einei. Multiplizierblock (50), dessen einer Eingang (48) an den Ausgang des einen Differenzierverstärkcrs (42) und dessen anderer Eingang (49) an den Ausgang des zweiten Differenzicrverslärkers (47) angeschlossen ist, einen elektronischen Schalter (57). dessen Slcuereingang (56) an den Ausgang des Multiplizierblocks (50) und dessen Eingang (58) an den Ausgang des Frequenzmessers (41) angeschlossen ist. sowie einen weiteren Spannungsteiler (60), dessen Stcjcreingang (59) an den Ausgang des elektronischen Schalters (57). dessen Hingang (61) an den Ausgang des Forrnicrungsblocks (36) für die Errcgüngsschwclie der Muskeln und dessen Ausgang an den Stcuereingang (40) des Spannungsteilers (38) angeschlossen ist.

3. Elektrischer Muskclanregcr nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anrcgungskanal (1) der Mcnschcnmuskcln folgende Einheilen enthält: einen Bczugssignslgcbcr (62), dessen Eingang an den Ausgang des ersten Schwcllenelemcnts (33) angeschlossen ist, das über den ersten Integrator (5) mit dem Ausgang des Gebers (2) elektrisch verbunden ist, ein drittes Schwellenclcment (64). dessen einer Eingang (63) an den Ausgang des Bezugssignalgcbcrs (62) und dessen anderer Eingang (65) an den Ausgang des Vergleichers (7) angeschlossen ist. sowie einen weiteren elektronischen Schalter (67). dessen .Stcucrcingang (66) an den Ausgang des dritten Schwcllencle.T.ents (64), dessen Eingang (68) an den Ausgang des Modulators (9) und dessen Ausgang an den Leistungsverstärker (12) angeschlossen ist.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Anreger für Mcnschcnmuskcln mit bioclektrischer Steuerung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Anreger ist aus der UdSSR-Zeilschrifl »Modellieren in der Biologie und Medizin«. Heft 2 (1966). Verlag »Nankowa dumku«. Kijew, Seiten 34 bis 39, bekannt. Aus der DE-AS 11 14 263 und der US-PS 46 940 sind ferner Einrichtungen zum Anregen der Muskcltätigkeit durch elektrische Impulse bekannt, die mehrere Anrcgungskanälc aufweisen, die von einem gemeinsamen Reizimpulsgencralor gespeist werden.

Die Erfindung läßt sich in klinischen Verhältnissen zur Analyse. Diagnostik und Therapie einer Reihe von Bewegungsstörungen zentraler und pcriphercr Herkunft verwenden. Besonders effektiv kann man sie zum Behandeln von Entzündungen des Gesichts-, Ellenbogen-, Speichen-, Mittelhand-. Waden- und Schicnbcinncrvs sowie von Residualstörungssymptomen des (ichirnkreislaufs in Form von Hcmiplegic und Hemiparesc und von Kcsidualsymplnmcn der Poliomyelitis und der zcrbralen Kinderlähmung verwenden. Der mögliche Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich auf solche Fälle, wo eine Steuerung der Körperbewegungen eines Menschen und deren Korrektur erforderlich

ist, sowie wenn bestimmte öcwcgungsfertigkeiten beizubringen sind, beispielsweise beim Training, bei der Fachschulung, im Sport u. dgl. Besonders gute Erfolge erreicht man durch Verwendung der Erfindung unter speziellen Trainingsbedingungen, und zwar wenn sich der betreffende Mensch im Zustand der Hypokynesie bzw. I lypodnamie befindet.

Als I lauptproblem im Bereich der Schaffung elektrischer Muskelcr.reger der Menschen gilt gegenwärtig außer der Wiederherstellung der Kraft der befallenen Muskeln und mit deren Hilfe auch das Wiedererlangen der verlorengegangenen Bewegungsfertigkeiten, das heißt das Erwerben hinreichend komplizierter Bewegungen von Extremitäten, eines Rumpfes und Kopfes, ähnlich den Bewegungen entsprechender gesunder Gliedmaßen, des Rumpfes und Kopfes.

Am aussichtsreichsten auf diesem Gebiet sind elektrische Anreger der Menschenmuskeln mit bioelektrischer Steuerung, die einige Anregungskanäle enlhaltcn. In diesen Anregern dient die bioelektrische Aktivität der muikciii der entsprechenden Gewebe bzw. Organe des Menschen als Steuersignal für das elektrische Ausgangssignal eines Trägerfrequenzgenerators, welches auf die menschlichen Muskeln einwirkt. Da solche Muskclanreger einige Kanäle enthalten und in ihnen als Steuersignal das Signal der bioelektrischen Aktivität der Muskeln verwendet wird, die das Programm oder Bewegungen vorgibt, ermöglichen sie eine elektrische Anregung mehrerer Muskeln des Menscher in einer solchen Reihenfolge, in welcher sie sich bei der Ausführung der betreffenden Bewegungen durch den Menschen unter natürlichen Bedingungen zusammenziehen. Auf diese Weise kann man ziemlich komplizierte Bewegungen der Extremitäten, des Rumpfes und des Kopfes erhalten

Die größte Beachtung wird in der letzten Zeit solchen elektrischen Muskclanregern mit bioelektrischer Steuerung geschenkt, in welchen eine Rückkopplung vorgesehen ist. die eine Information darüber liefert, ob bzw. in welchem Maße das vorgegebene Bewegungsprogramm den durch den betreffenden Menschen ausgeführten Bewegungen entspricht.

Die Hauptschwierigkeit bei der Konstruktion der Rückkopplung in elektrischen Muskelanregern mit bioclckirischer Steuerung besieht in der Schaffung von Gebern, die eine zuverlässige Information über die jeweilige Lage der Bewegungsorgane im Raum liefern. Zum Lösen dieses Problems sind verschiedene Wege eingeschlagen worden.

Line Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, ist die Verwendung der Methode der »bioelektrischen Ortung«, welche in folgendem besteht. Bei der elektrischen Anregung erfolgt eine Muskelkontraktion, die von einer durch das Aiiregungssignal hervorgerufenen bioelektrischen Aktivität begleitet wird. Die bioelektrischc Aktivität läßt sich mit Hilfe derselben Elektroden registrieren, mit welchen die Muskelanregung nach dem Verfahren der Frequenz-, bzw. Zeittrennung vorgenommen wird. Das auf diese Weise abgeleitete Signal der Muskclrciikiion uuf die erhaltene Anregung kann al.-. Riickkopplungssignal verwendet werden, das nicht nur von di·πι llbcrcinsiimmungsgrad der ausgeführten Bewegung mil der vorgegebenen informiert, sondern auch den I unküonszustand der angeregten Muskeln kennzeichnet.

Dieses Aufbuuprin/ip der Rückkopplung zur Korrektur der Signale, das die Muskclläligkcil anregt, wurde im elektrischen Anreger der menschlichen Muskeln mit bioelekirischer Steuerung gemäß der UdSSR-Zeitschrift »Modellieren in der Biologie und Medizin«, Heft 2, Verlag »Naukowa dumka«, Kijew, 1966, Seiten 34—39, verwirklicht. Dieser elektrische Anreger enthält sechs Anregungskanälc für die menschlichen Muskeln. Jeder Kanal hat hintereinandergeschaltete Hinheilen — einen Geber der bioelektrischen Aktivität der Muskeln eines Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, und einen ersten Integrator. Als Geber

ίο der bioelektrischen Aktivität können Elektroden dienen, welche an die Muskeln des Menschen angeschlossen werden und die zur Ableitung des Signals der biologischen Aktivität bestimmt sind sowie ein Verstärker dieses Signals der biologischen Aktivität. Der Geber der biologischen Aktivität kann auch als ein magnetisches Registriergerät ausgeführt sein, in welchem diese bioelektrischc Aktivität aufgenommen ist.

Der Ausgang des Integrators ist an den ersten Eingang eines Vergleichers der bioelektrischen Aktivitäten der Muskeln des Menschen, der dip Bewegungsprograrnrn vorgibt, sowie des Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, und an den Steuereingang eines Modulators angeschlossen. Der zweite Eingang des Modulators ist an den Ausgang eines Trägerfrequenzgenerators für das elektrische Signal angeschlossen, der die Aktivität der Muskeln anregt. Für dieses Signal kann man ein sinusförmiges elektrisches Signal oder ein elektrisches Impulssignal verwenden. Der Ausgang des Vergleichers ist an den Eingang dieses Generators ange-

jo schlossen. Der Ausgang des Modulators ist über einen Leistungsverstärker an den ersten Eingang eines Trennblocks für das elektrische Signal angeschlossen, das die Muskeltäligkeit des Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, und deren bioelektrische Aktivität anregt, welche durch dieses Signal hervorgerufen wird. Der zweite Eingang dieses Trennblocks ist gemeinsam mit dessen erstem Ausgang an die Elektroden angeschlossen, die mit den Muskeln des Menschen vprbundcn sind, dessen Bewegungen gesteuert werden. Der zweite Ausgang des Trennblocks ist an einen zweiten Ini.grator über einen Verstärker des Signals der bioelektrischen Aktivität der Muskeln des Menschen angeschlossen, dessen Bewegungen gesteuert werden. Der Ausgang des /weiten Integrators ist an den zweiten Eingang des obengenannten Vergleichers angeschlossen.

Dennoch kann dieser bekannte elektrische Anreger der Menschenmuskeln mit bioelektrischer Steuerung eine völlige Übereinstimmung der ausgeführten Bewegung mit der vorgegebenen nicht sicherstellen. Das läßt sich durch folgende Faktoren erklären.

Bei dem bekannten Muskelanreger ist man bestrebt, eine ' ibereinstimmung der ausgeführten Bewegung mit der vorgegebenen durch entsprechende Korrektur eines bzw. einiger ?arameter des Signals, welches die Muskeltätigkeit des Menschen anregt, zu erreichen. Diese Korrektur soll eine Gleichheit der Kontraktionsgeschwindigkeiten und -Kräfte der entsprechenden Muskeln sowohl des Menschen, der das Bewegungspro-

Wi gnimm vorgibt, als auch desjenigen, dessen Bewegungen gesteuert werden, bewirken. An einer Bewegung sind in der Regel gleichzeitig einige Muskeln beteiligt. Darum muß man, um eine Übereinstimmung der ausgeführten Bewegung mit der vorgegebenen zu erreichen,

h5 die Korrektur des Anregungssignals einzeln nach jedem Anregungskanal vornehmen. Dieser Umstand hat zur Nutwendigkeil der Verwendung eines Trägerfrequenzgcncrators für Anregungssignale in jedem Anregungs-

kanal geführt, wodurch nicht nur die Konstruktion des Muskelanregcrs komplizierter ist, sondern auch Schmerzempfindungen während der Anregung verursacht werden.

Die Schmerzempfindungen werden dadurch hervor- ^r, gerufen, daß am Ausgang des Generators ein Niederire· quenz-Störsignal entsteht, das von den Kombinatioiisfrequenzen der Generatoren sämtlicher Kanäle erzeugt wird. Um ein Auftreten von Störungen am Ausgang des Generators zu beseitigen, kann man die Frequenzen der Anregungssignale sämtlicher Generatoren zueinander synchronisieren, obwohl diese Maßnahme die Bauart des Anregers komplizieren würde.

Letzten Endes wird die ausgeführte Bewegung der programmäßig vorgegebenen wenig entsprechen. π

Die ausgeführte Bewegung entspricht der programmäßig vorgegebenen weiter deshalb wenig, weil im bekannten Anreger das ProKrammsignal durch die Elektroden zu den Muskeln des Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, ausgehend vom Nullpegel gelangt. Indessen weisen die Muskeln einen stark ausgeprägten Schwelleneffekt auf, der darin besteht, daß sie erst von einem bestimmten Pegel des Anregungssignals an, der Erregungsschweüe genannt wird, angeregi werden und sich zusammenziehen. Folglich werden bei der 2^r> Anregungssignalgabe an die mit den Muskeln des Menschen verbundenen Elektroden, dessen Bewegungen gesteuert werden, diese Muskeln mit einer bestimmten Zeitverzögerung gegenüber dem Beginn der Kontraktion der entsprechenden Muskeln des Menschen, der jo das Bew^regungsprogramm vorgibt, angeregt und sich zu verkürzen beginnen.

Die Verzögerungszeit wird durch den Zeitabschnitt bestimmt, der zur Erreichung einer so großen Amplitude des Anregungssignals erforderlich ist. welche der Kr- js regungssehwelle der Muskeln des Menschen entspricht, dessen Bewegungen gesteuert werden, und hängt von der Geschwindigkeit der Muskelbewegung im Anfangszeitrnoment ab. Je höher die Geschwindigkeit der Muskelbewegung im Anfangsmoment, desto geringer ist die Verzögerungszeit und umgekehrt. Darum ist die Nichtübereinstimmung der ausgeführten Bewegung mit der programmgemäß vorgegebenen besonders dann bemerkbar, wenn der programmgebende Mensch langsame Bewegungen ausführt. -ei

Die ausgeführten Bewegungen entsprechen den programmgemäß vorgegebenen weiter deshalb wenig, weil sich das Programmsignal im bekannten Muskelanrcgcr an den unterschiedlichen Funktionszustand der Muskeln der verschiedenen Menschen, deren Bewegungen w gesteuert werden, sowie an den während der elektrischen Anregung veränderlichen Funktionszusland desselben Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, nicht anpassen bzw. nachstellen läßt.

Dabei ist bekanntlich festgestellt worden, daß der Funktionszustand der Muskeln verschiedener Menschen wesentlich verschieden ist. Diese Unterschiede treten bei pathologischen Zuständen der Bewegungsfunktion besonders stark hervor. Der Funktionszustand der angeregten Muskeln eines Menschen kann sich auch bo während der elektrischen Anregung wesentlich ändern, llie Folge davon ist. daß der dynamische Bereich des Aiiri'gungssignuls. in welchem sich die Intensität bzw. Geschwindigkeit der Muskelkontraktion mit der Änderung seiner Amplitude linear ändert, sowohl für ν erschiedene Menschen als auch für die Muskeln desselben Menschen während der Anregung verschieden sein wird. Unter diesem dynamischen Bereich versteht man den Bereich des Anregungssignals, das nach unten durch die Amplitude des Anregungssignals. welche der Erregungssehwelle der Muskeln eines Menschen entspricht, dessen Bewegungen gesteuert werden, und nach oben durch seine maximale Amplitude begrenz! ist. Unter maximaler Amplitude des Anregungssignals isl eine solche zu versichert, deren weitere Vergrößerung zu keinem linearen Anstieg der Intensität bzw. der Kontraktionsgeschwindigkeit der Muskeln mehr führt.

Aus dem Dargelegten ergibt sich, daß man den dynamischen Bereich des IVograinnisignals entsprechend dem verschiedenen Funkiionszustand der Muskeln der verschiedenen Menschen sowie entsprechend dem ver änderliehen l'unklionszusiand der Muskeln desselben Menschen regeln muß. Darüber hinaus muß man ilen dynamischen Bereich des l'rogrammsignals noch dahingehend regeln, daß die maximale Amplitude des Ame gungssignals diejenige Amplitude nicht übersteigt, bei welcher Schmcrzempfindiingen des betreffenden Menschen entstehen.

Außerdem kann im bekannten Muskclanrcger die Korrektur des Arircgungssignals die während der elektrischen Anregung eintretende Ermüdung der angeregten Muskeln des Menschen nicht berücksichtigen. Sobald eine Ermüdung der Muskeln des Menschen festgestellt wird, muß man. um Überlastungen seines Nervcn- und Muskclsystcms zu verhüten, entweder die elektrische Anregung unterbrechen oder auf eine »schonende« Anregungsfolgc übergehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Anreger für Menschcnmuskcln mit bioclektrischer Steuerung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dall eine größere Übereinstimmung und eine individuelle Korrektur der Steuersignale in Abhängigkeit vom Fiinktionszustand der anzuregenden Muskeln vorgenommen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Anreger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil gelöst.

Im folgenden ist die Erfindung an Ausführungsbcispiclcn und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. I das Blockschallbild eines elektrischen Anregers der Mcnschcnmuskcln mit bioelcktrischer Steuerung mit beanspruchten Merkmalen;

F i g. 2 das Strukturbild des Trennblocks für das elektrische Signal, das die Tätigkeit der Muskeln lies Menschen anregt, dessen Bewegungen gesteuert werden, und das Signal deren bioelektrische Aktivität:

F i g. J das Blockschaltbild eines Anregungskana! des elektrischen Muskelanrcgers mil einem Summator:

Fig. 4 ein Blockschaltbild wie in Fig. 3 mit zwei Schwcllenclementen und einem Formierungsblock der Errcgungsschwelle:

Fig. 5 ein Blockschallbild wie in Fig. 4 mit einem Spannungsteiler:

Fig. 6 ein Blockschaltbild wie in Fig. 5 mit einem Frequenzmesser. Differenzierverstärkern, einem Multiplizierblock, einem elektronischen Schalter und einem zweiten Spannungsteiler;

Fig. 7 das Strukturbild des Frequenzmessers des Muskeiati regers:

I"ig. 8 das Strukturbild des Mulliplizicrblocks des elektrischen Muskelanrcgers;

Fig. 9 ein Blockschaltbild wie in Fig.6 mit einem Bezugssignalgeber, einem dritten Schwellenclemcnt und einem zweiten elektronischen Schalter;

Fig. 10a bis iOh Zcildingrammc der elektrischen Si-

gnale am Ausgang des Gebers für die bioelektrisch^ Aktivität, des ersten Integrators, des .Summators, des Trägerfrcqiienzgcneralors, des Modulators, des Verstärkers des Signals der bioelektrischen Aktivität, des /weilen Integrators bzw. des Vergleichers der bioelektrischen Aktivitäten:

I'ig. I la bis Ilk Zeildiagramme der elektrischen Signal·- Jin Ausgang des Gebers für die bioelcklrischc Aktivii.il. des ersten Integrators, des Verstärkers des Signals der bioelektrischen Aktivität, des zweiten InIcgrators, des ersten Schwellenelements. des zweiten Schwellenelements, des Vergleichers der bioelektrischen Aktivitäten, des l'ormierungsbloeks der Erregungssehwelle, des Summators, des Trägerfrequenzgencrators bzw. des Modulators;

Cig. 12a bis 121 Zeitdiagramme der elektrischen Signale am Ausgang des Gebers für die biologische Aktivität, iles ersten Integrators, des Verstärkers des Signals der bioelektrischen Ak'.'viiüt, des /wriiiMi IntoiM'ator.s. des ersten Schwellenelements, des zweiten Schwellenelements. des Vergleichers der bioelektrischen Aktivitäten, des Formicrungsblocks der Erregungsschwelle, des ersten Spannungsteilers, des Summators, des Trägerfrequen/gcnerators für das Anregungssignal des Modtilalov

I ι g. 13a bis IJn Zeitdiagramme der elektrischen Signale am Ausgang des Verstärkers des Signals der biologischen Aktivität, des /weiten Integrators, des Frequenzmessers, des ersten Differenzierverstärkers, des /weiten Differenzierverstärkers, des Muliiplizierbloeks, des .rstcn elektronischen Schalters, des /weiten .Spannungsteilers, des Gebers der bioelektrischen Aktivität, des ersten Integrators, des ersten Spannungsteilers, des Summators. des Trägerfrequenzgenerators bzw. des Modulators;

Fig. 14a bis 14c Zeiidiagrammc der elektrischen Signale am Ausgang des Bezugssignalgebers, des Verglcichcrs der bioelektrischen Aktivitäten bzw. des dritten Schwellenelements.

Der elektrische Anreger der Menschcnmuskeln mit bioelektrischer Steuerung enthält sechs Anregungskanäle I (Fig. l)ucr Mcnschenmuskeln. leder Kanal ! hat einen (leber 2 für die bioelektrischen Aktivität der Muskeln des Menschen, der das Bewcgungsprogramm vorgibt. Dieser Geber 2 der das Bewcgungsprogran:ni vorgibi. kann, wie das im sechsten Anregiingskanal I gezeigt wird, in Form von Elektroden 3 ausgeführt sein, welche mit den in der Zeichnung nicht dargestellten Muskeln des Menschen verbunden werden, und welche an einen Verstärker 4 der bioelektrischen Aktivitäi der Muskeln dieses Menschen angeschlossen sind. Ais Elektroden 3 können jeweils Platten dienen, die auf dei Haut des Menschen befestigt werden. Als solche Elektroden 3 kann man auch nadelförmigc bzw. implantierte Elektroden verwenden. Der Verstärker 4 der bioelektrischen Aktivität ist nach einem bekannten Schahbild ausgeführt.

Der Geber 2 für die bioelektrischen Aktivität kann auch als Speichereinrichtung, beispielsweise als bekanntes magnetisches Registriergerät ausgeführt sein.

Der Ausgang des Gebers 2 für die bioelektrische Aktivität ist an den Eingang eines Integrators 5 angeschlossen. Der Integrator5 ist in Form einer Reihenschaltung eines bekannten Amplitudendemodulator und eines bekannten integrierenden Operationsverstärkers ausgeführt. Der Ausgang des Integrators 5 ist mil dem Eingang 6 eines Vergleichers 7 der bioelektrischen Aktivitäten der Muskeln des Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, und des Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, elektrisch verbunden.

Der Vergleiche!· 7 ist nach dem bekannten Schaltbild auf der Basis eines Operationsverstärkers ausgeführt.
^r> Der Ausgang des Vergleichen 7 ist mit dem Sieuereingang 8 eines Modulators 9 elektrisch verbunden, tier nach dem bekannten Schaltbild eines steuerbaren Spannungsteilers ausgeführt ist. Der Eingang 10 des Modulators 9 ist an den Ausgang eines für sämtliche Ame-

in giingskanälc 1 gemeinsamen Trägerfrequenzgenerators 11 für das elektrische Signal, der die Muskcltätigkeit des Menschen anregt, angeschlossen. Je nach der erforderlich'Mi Art und Form dieses Signals kann der Generator 11 folgenderweisc ausgeführt sein.

ΙΊ Wenn am Ausgang des Generators Il ein elektrisches Siiuissignul erforderlich ist. so kann er nach der bekannten Schaltung eines selbstcrregten Schwingungserzcugcrs mit /.('-Kreisen b/.'v. nach der Schaltung eines selbsierreglcn Schwingungser/eugers mit /?C-Gliedern

2Ii ausgeführt werden.

Wenn am Ausgang des Generators 11 ein elektrisches Signal in Form von einpoligen Impulsen erforderlich ist. so kann es aus der Reihenschaltung eines bekannten selbsterregien Multivibrators und des monostabilen

2^r> Multivibrators erzeugt werden.

Der Ausgang des Modulators 9 ist durch einen Leistungsverstärker 12 an den Eingang 13 eines Trennblocks 14 für das elektrische Signal angeschlossen, das die Tätigkeit der Muskeln des Menschen anregt, dessen

in Bewegungen gesteuert werden, und für die bioelektrischer Aktivität, die durch dieses Signal hervorgerufen wird.

Bei der Verwendung eines sinusförmigen Anregungssignals isi der Leistungsverstärker 12 nach der bekann-

J5 ten Schaltung eines Niederfrequen/.verstärkers mit einem Transformatorausgang ausgeführt.

DerTrcnnblock 14 ist in diesem Falle in Form hintereinandcrgeschalteter Filter 15 (Fig. 2) und 16 ausgeführt. Das Filter 15 ist nach der bekannten symmetrisehen Schaltung eines Hochpaßfiliers und das Filter 16 nach der bekannten symmetrischen Schaltung eines Tiefpaßfilters ausgeführt.

Der Eingang 17 (Fig. 1) des Trennblocks 14 ist gemeinsam mit seinem Ausgang 18 an die Elektroden 19 angeschlossen, die mit den Muskeln des Menschen verbunden sind, dessen Bewegungen gesteuert werden. Die Elektroden 19 sind analog den Elektroden 3 ausgeführt. Der Ausgang 20 des Trcnnblocks 14 ist an den Eingang eines Verstärkers21 (Fig. 1)der bioelektrischen Aktivitiii der Muskeln des Menschen angeschlossen, dessen Bewegungen gesteuert serden.

Falls ein impulsartiges Anregungssignal verwendet werden muß. so ist der Leistungsverstärker 12 nach der bekannten Schaltung eines Impulsverstärkers mit einem Transformatorausgang auszuführen.

Der Trennblock 14 ist in diesem Falle, wie das im sechsten Anrcgungskanal 1 gezeigt wird, als zwei hintereinandergcschaltete elektronische Schalter 22 und 23 ausgeführt, die nach der bekannten Symmetrierschaltung aufgebaut sind. Dabei dienen der Eingang 24 des elektronischen Schalters 22 und der Eingang 25 des elektronischen Schalters 23 als Eingänge 13 bzw. 17 des Trennblocks 14. Die Ausgänge der elektronischen Schalter 22 und 23 dienen als Ausgänge 18 bzw. 20 des

b5 Trennblocks 14. Die Steucreingänge 26 und 27 der Schalter 22 bzw. 23 sind an den Eingang 24 des Schalters 22 angeschlossen.

Der Verstärker 21 der bioelektrischen Aktivität ist

analog dem Verstärker 4 ausgeführt.

Der Ausgang des Verstärkers 21 ist an den Eingang des Integrators 28 angeschlossen, der analog dem Integrator 5 ausgeführt ist. Der Ausgang des Integrators 28 ist mit dem Eingang 29 des Vcrgleichcrs 7 der biologi- ^r, sehen Aktivitäten elektrisch verbunden.

Der elektrische Muskelanrcger, dessen einer Kanal in F i g. 3 gezeigt wird, ist analog dem obenbcschricbencn ausgeführt. Die Eingänge 6 und 29 des Vergleichen 7 der bioelektrischen Aktivitäten sind unmittelbar an die Ausgänge der Integratoren 5 bzw. 28 angeschlossen. Der Unterschied besteht darin, daß der Ausgang des Vergleichers 7 an den Eingang 30 eines Suininalors 31 angeschlossen ist.

Ein Eingang 32 des Summators 31 isl an den Ausgang r> des Integrators 5 und sein Ausgang isl an den Steucreingang 8 des Modulators 9 angeschlossen. Der Summator 31 ist nach der bekannten Schaltung eines summierenden Operationsverstärkers ausgeführt.

Der elektrische Muskelanreger, dessen ein Kanal in F i g. 4 gezeigt ist, wird analog dem obenbeschriebenen und in F i g. 3 dargestellten elektrischen Muskelanrcger ausgeführt. Dabei sind in diesem Ausführungsbcispicl im Gegensatz zu dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ilie Eingänge 6 und 29 des Vergleichers 7 an die Ausgänge der Integratoren 5 und 28 über Schwellenelemcnte 33 bzw. 34 angeschlossen.

Der Vergleicher 7 ist in diesem Beispiel nach der bekannten Triggerschaltung mit getrennten Eingängen ausgeführt. Die Schwellenelcmente 33 und 34 sind nach jo der bekannten Schaltung eines Operationsverstärkers ausgeführt.

Der Ausgang des Vergleichers 7 ist an den Eingang 35 eines Formierungsblocks 36 der Erregungsschwelle der Muskeln des Menschen angeschlossen, dessen Bcwe- J5 gungen gesteuert werden. Der Eingang 37 des Formic-

_.._n»..ui*~~L.. oc :_» j«- λ J-- c-i .ii-.__i_._

mems 33 und der Ausgang des Formierungsblocks 36 ist an den Eingang 30 des Summators 31 angeschlossen. Der Formierungsblock 36 der Erregungsschwelle ist nach der bekannten Schaltung eines Kapazitätsspcichers ausgeführt.

Der elektrische Muskelanreger, dessen einer Kanal in F i g. 5 gezeigt wird, enthält im Gegensatz zum obenheschriebenen und in F i g. 4 dargestellter, elektrischen Muskelanreger einen Spannungsteiler 38. der auf bekannte Weise ausgeführt ist. Der Eingang 39 des Spannungsteilers 38 ist an den Ausgang des Integrators 5 angeschlossen. Sein Steuereingang 40 ist an den Ausgang des Formierungsblocks 36 der Erregungsschwelle angeschlossen. Sein Ausgang ist mit dem Eingang 32 des Summators 31 verbunden.

Der elektrische Muskelanreger, dessen einer Kanal in F i g. 6 gezeigt wird, enthält im Gegensatz zum elektrischen Muskelanreger, der in F i g. 5 gezeigt wird, einen Frequenzmesser 41, dessen Eingang an den Ausgang des Verstärkers 21 der bioelektrischen Aktivität und der Ausgang an einen Differenzierverstärker 42 angeschlossen ist.

Der Frequenzmesser 41 ist in Form einer Reihen- bo schaltung eines Begrenzers 43 (Fig. 7) der Signale der bioelektrischen Aktivität der Muskeln eines Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, eines Schwellenelements 44, eines Normaldauer-Impulsgeneralorr 45 und eines integrators 46 ausgeführt. t,^r>

Der Begrenzer 43 der Signale der bioelektrischen A ktivität ist nach einer bekannten Schaltung ausgeführt. Als Schwelienelemeni 44 ist ein Schmidttrigger und als Normaldauerlmpilsgcncralor 45 ein nionostnbilcr Multivibrator verwendet. Der Integrator 46 und der Differenzierverstärker 42 (l-'i g. 6) sind auf bekannic Art ausgeführt.

An den Ausgang des Integrators 28 isl ein Differen-/iervcrstärker 47 angeschlossen, der analog dem Differcn/ierverstärker 42 ausgeführt ist. Die Ausgänge der Diffcren/iervcrstärkcr 42 und 47 sind an die Eingänge 48 b/w. 49 eines Multinli/ierblocks 50 angeschlossen. Der Mullipli/ierblock 50 enthält Schwellenelcmenic 51 (I" ig. 8) und 52. deren Hingänge als die Eingänge 48 (I'ig. 6) iipd 49 des Miilliplizierblocks 50 dienen und deren Ausgänge an die l'ingängc 53 (Fig.8) bzw. 54 einer logischen UND-Schaltung 55 angeschlossen sind. Der Ausgang der logischen UND-Schaltung 55. der als Ausgang des Multipli/ierblocks 50 (l^: i g. b) dient, ist an den Sleucreingang 56 eines elektronischen Schalters 57 angeschlossen. Der Eingang 58 des elektronischen Schalters 57 ist an den Ausgang des Frequenzmessers 4i angeschlossen.

Als Schwellenelenienie 51 (!'ig. 8) und 52 sind Schmidt trigger verwendet. Die logische UND-Schaltung 55 und der elektronische Schalter 57 (F : g. 6) sind auf bekannte Weise ausgeführt.

An den Ausgang des elektronischen Schalters 57 ist der Steuercingang 59 eines Spannungsteilers 60 angeschlossen. Sein Eingang 61 ist an den Ausgang des Formierungsblocks 36 der l'rrcgungssehwcllc angeschlossen. Der Ausgang des Spannungsteilers 60 ist an den Eingang 30 des Summatoi s3I angeschlossen. Der Spannungsteiler 60 ist analog dem Spannungsteiler 38 ausgeführt.

Der elektrische Muskelanrcger. dessen einer Kanal in F i g. 9 dargestellt ist, ist analog dem obenbeschriebenen und in Fig.6 dargestellten Muskeianreger ausgeführt. Der Unterschied des gegebenen Ausführungsbcispiels

λ _ι ι l.:.i ι .*u. λ :_ j..n ..:_ d-%

VUIl UClIl UUCIIUCSVIIt ICm:il\:il UCSlCllt UOIIII, UQU 1.111 U\,-zugssignalgeber 62 vorgesehen ist. dessen Eingang an den Ausgang des Schwellenelcments 33 angeschlossen ist. Der Bczugssignalgeber 62 ist als Normaldaucr-Impulsgenerator ausgeführt, der analog dem Generator 45 (Fig. 7) aufgebaut ist. An den Ausgang des ßczugssignalgebcrs 62 (Fig.9) ist mit seinem Eingang 63 ein Schwellcnelemcnt 64 angeschlossen, das in Form der bekannten logischen UND-Schaltung ausgeführt isl. Der Eingang 65 des Schwellenelcments 64 ist an den Ausgang des Vcrglcichers 7 der bioelektrischen Aktivitäten angeschlossen. An den Ausgang des Schwellenelements 64 ist der Steucreingang 66 eines elektronischen Schalters 67 angeschlossen. Der Eingang 68 des Schalters 67 ist an den Ausgang des Modulators 9 und sein Ausgang an den Leistungsverstärker 12 angeschlossen. Der elektronische Schalter 67 isl analog dem Schalter 57 ausgeführt.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des elektrischen Miiskclanrcgcrs mit den beanspruchten Merkmalen sind in Fig. 10a bis 10h für den Muskelanreger nach F i g. 3 die Zeitdiagrammc der elektrischen Signale am Ausgang des Gebers 2 des Integrators 5, des Summators 31, des Trägcrfrequcnzgencrators 11, des Modulators 9. des Verstärkers 21. des Integrators 28 bzw. des Vergleichet angeführt.

In Fig. 11a bis 11k sind für den Muskelanrcger nach r-'ig. 4 die Zeitdiagrammc der elektrischen Signale am Ausgang des Gebers 2, des inicgraiors 5, des Verstärkers 21. des Integrators 28. des Schwellenelcments 33, des Sehweilenelemcnts 34, des Vergleiche« 7, des Formierungsblocks 36, des Summators 31. des Trägerfre-

queii/generaion Il bzw. des Mtxlulutor.s 9 ungeführt.

In I i g. 12a bis 121 sind für den Muskelanreger nach I" ig. 5 die Zeildiagrammc der elektrischen Signale am Ausgang des Gebers I, des Integrators 5. des Verstärkers 21, des Integrators 28, des Schwellenelement.s 33, des Scliwcllcnclemenls 34. des Vergleichen 7. des Formicnmgsblocks 36. des Spannungsieilers 38, des Summalors 31. des Tragcrfrcquenzgcncrators 11 bzw. des Modulators 9 angeführt.

In I" i g. IJa bis I3n sind für den Muskelanrcger nach l'ig. b die Zeildiagramme der elektrischen Signale am Ausgang des Verstärkers 21. des Integrators 28. des Frequenzmessers 41, des Diffcrenzierverstärkers 42, des Dirferenziervcrstärkers 47. des Multiplizicrblocks 50, des elektronischen Schalters 57, des Spannungsteilers 60. des Gebers 2,des Integrators 5, des Spannungsieilers 38. des .Summators 31, des Trägerfrcquenzgenerators 11 bzw. des Modulators 9 angeführt.

schen Aktivitäten. Am Eingang 29 des Vergleichers 7 fehlt in einem bestimmten Anfangszeitabschnitt 7\ (I- ig. lOb) das elektrische Signal, das eine Information über die ausgeführte Bewegung trägt, da das Anre-

^r, gurig>..,ignal während dieses Zeilabschnitts die Erregungsschwelle U₁, der angeregien Muskeln noch nicht erreich! hat. Darum wird im genannten Zciiabschnii; am Ausgang des Vergleichen 7 ein elektrisches Signal erscheinen, dessen Form und Amplitude mit dem Signal

ι» übereinstimmen, welches an seinen Eingang 6 gelangt und in F i g. 10b gezeigt wird.

Vom Ausgang des Vergleichen 7 gelangt das elektrische Signal an den Steuereingang 8 des Modulators 9. An den Eingang 10 des Modulators 9 gelangt vom Aus-

\ϊ gang des Trägerfrequenzgenerators 11 des Anregungssignals ein elektrisches Anregungssignal in Form vjn einpoligen Rechteckimpulsen, die in Fig. 1Od gezeigt sind. Um eventuelle Schmerzempfindungen des Men

In F i a 14a. h und <; sind die Zci'.diagramiT«; der ü!ek- sehen /.u verringern und die Kontraktionskrafi seiner

Irischen Signale am Ausgang des Bezugssignalgebers 62 (I" i g. 9), des Vergleichen 7 und des Schweilenelements 64 angeführt.

In den angeführten Zcitdiagranimen isi auf der Abszissenachse die Zeit »t« und auf der Ordinatenachse die Amplitude »Ll« der elektrischen Signale aufgetragen. Dabei ist die auf der Ordinatenachse mil Ll,, bezeichnete Amplitude gleich der Amplitude des Anregungssignals, die der Rrregungsschwclle der angeregten Menschenmuskeln entspricht. Die Amplitude U_nul entspricht der maximalen Amplitude des Anregungssignals.

Der obenbeschriebene elektrische Anreger für Mensehenmuskcln mit bioelcklrischcr Steuerung funktioniert wie folgt.

Wird der Geber 2 (F i g. 1) in Form der Reihenschaltung der Elektroden 3, die mit den Muskeln des Menschen verbunden sind, der das Bewegungsprogranim vorgibt, und des Verstärkers 4 ausgeführt, so kann das Signal der bioelektrischen Aktivität mit Hilfe der Elektroden 3 jedes Anregungskanals 1 (Fig. 1) von diesen Muskeln, sobald der betreffende Mensch eine beliebige Bewegung ausführt, direkt entnommen werden. Dieses Signal der bioelektrischen Aktivität wird mit Hilfe des Vers.'ärkers 4 verstärkt. Auf diese Weise erscheint am Ausgang des Gebers 2 ein verstärktes Signal der bioelektrischen Aktivität des Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, die bei der Verwendung von Obcrflächcneleklrodcn 3 die Form eines elektrischen Signals hat.das in F i g. 10a dargestellt ist.

Wird der Geber 2 in Form eines mag .'tischen Registriergerätes ausgeführt, so kann das von ihm zuerst aufgenommene und dann versiiirkte Signal der bioelektrischen Aktivität der Muskeln des Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, entnommen werden, welche ebenfalls die Form des in Fig. IOa gezeigten elektrischen Signals hat.

Vom Ausgang des Gebers 2 der bioelektrischen Aktivität gelangt dieses elektrische Signal an den Fingang des Integrators 5, der zum Heraustrennen der nutzbaren Information über die vorgegebene Bewegung bestimmt ist. Im Integrator 5 wird das elektrische Signal gleichgerichtet und integriert. Am Ausgang des Integrators 5 erscheint ein elektrisches Signal, das in Fig. 10b gezeigt ist, welches eine zeitlich gemittelte bioelektrische Aktivität der Muskeln des Menschen darstellt, der das Bcweeungsiprogramm vorgibt. Vom Ausgang des Integrators 5 gelangt dieses elektrische Signa! an den Eingang 6 des Vergleichen 7 der bioelektrischen Aktivitäten. Am Eingang 29 des Vergleichers 7 der bioelektri2(i angeregten Muskeln zu erhöhen, beträgt zweckmäßigerweise die Impulsdauer von 0.1 bis 0,5 msek und die Impulsfolgefrcquenz 80 bis 200 Hz. Als Anregungssignai kann man auch bipolare Rechteckimpulse bzw. ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz verwenden, die aus den obengenannten Gründen im Bereich von 2 bis 5 kHz zu wählen ist. Die Verwendung sinusförmiger Signale von höheren Frequenzen (2 bis 8 kHz) erklärt sich durch ihre geringere Schmerzhaftigkeit während der elektrischen Anregung im Vergleich zu sonstigen elekirischen Signalen.

Der Modulator 9 verwandelt das in Fi g. IOd gezeigte Anrcgungssignal derart, daß an seinem Ausgang ein elektrisches Signal erscheint, dessen Art und Form mit dem Anrcgungssignal übereinstimmt, das heißt als

J5 Ruchteckimpulsc, deren Amplitude sich zeitlich nach dem Änderungsgesetz der Amplitude des Programmsignals ändert. Vom Ausgang des Modulators 9 gelangt das umgeformte Anregungssignal an den Eingang des Leistungsverstärker 12, in velchem es in seiner Amplitude bis zum Pegel, der für das Anregen der Menschenmtiskeln erforderlich ist, verstärkt wird und durch den Trennblock 14 an die Elektroden 19 gelangt, die mit den anzuregenden Menschenmuskeln verbunden sim/.

Falls am Ausgang des Generators 11 ein impulsartiges Anrcgungsüignal, wie das in F i g. 1Od dargestellt ist, formiert wird, so iritt das umgeformte Anregungssignal vom Ausgang des Leistungsverstärkers 12 über den elektronischen Schalter 22 (Fig. 1) an die Elektroden 19. die mit den Muskeln des Menschen verbunden sind.

dessen Bewegungen gesteuert werden. Unter der Einwirkung dieses Anregungssignals werden die anzuregenden Muskeln erregt und ziehen sich zusammen. Infolgedessen entsteht ein Signa! der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln, welches in den Pausen zwischen den Anregungsimpulsen über den elektronischen Schaller 23 an den Eingang des Verstärkers 21 gelangt. Während der Dauer der Impulse des Anregungssignals ist der elektronische Schalter 22 geöffnet und das Anregungssigna! gelangt zu den Elektroden 19.

Dabei ist der elektronische Schalter 23 geschlossen, und das Anregungssignal kann nicht an den Eingang des Verstärkers 21 gelangen.

In den Pausen zwischen den Impulsen des Anregungssignals ist der elektronische Schalter 22 geschlossen. so daß die Eigengeräusehe des Leistungsverstärkers 12 nicht an den Eingang des Verstärkers 21 geraten können. Dabei ist der elektronische Schalter 23 geöffnet, und die bioelektrische Aktiviiät Her aneprooton

Muskeln gelangt vom Ausgang der Elektroden 19 /um Eingang des Verstärkers 21.

Liegt am Ausgang des Generators 11 ein sinusförmiges Anregungssignal vor, so wird die Frequenztreniiung vom Signal der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln im Tiennblock 14, der nach Fig.2 ausgeführt ist dadurch ermöglicht, daß das Spektrum des Signals der bioelektrischen Aktivität der Muskeln, welches die Frequenzen von 0 bis 800 Hz enthält, bedeutend tiefer liegt als die Frequenz des Anregungssignals. In diesem Falle gelangt das Anregungssignal vom Ausgang des Leistungsverstärkers 12 durch das Hochpaßfilter 15 (Fig. 2) zu den Elektroden 19 (Fig. 1) . die mit e'en Menschenmuskeln verbunden sind. Unter der Einwirkung des Anregungssignals werden die angeregien Muskeln des Menschen erregt und ziehen sich zusammen. Infolgedessen entsteht in den Elektroden 19 das Signal der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln des Menschen, welche durch das Tiefpaßfilicr 16 (Fi g. 2) an den Eingang des Verstärkers 21 (Fig. 1) gCiäilgt

Das Filter 16 (Fig. 2) erfüllt die Hauptaufgabe der Trennung des sinuslörmigen Anregungssignals, das beispielsweise eine Frequenz von 5 kHz hat. und des Signals der bioelektrischen Aktivität der angeregten Menschenmuskeln. Es ist zweckmäßig, den Durchlaßbereich des Filters 16 gleich 0—800 Hz zu wählen, da gerade in diesem Frequenzband die maximale bioelektrische AKtivität der angeregten Muskeln des Menschen liegt.

Das Hochpaßfilter 15 dient dem Fernhalten der Eigengeräusche des Leistungsverstärker 12 (Fig. I), deren Frequenz im Frequenzspektrum der bioelektrischen Aktivität liegen, vom Signal der bioelektrischen Aktivität der anzuregenden Muskeln. Das Filter 15 (Fig.2) dient auch der Anpassung des Ausgangswiderstands tics Leistungsverstärker 12 an den Zwischcncleki roden widerstand der Gewebe des betreffenden Menschen hei der Anregung der Muskeln und der Ableitung des Signals der bioelektrischen Aktivität von ihnen.

Es ist zweckmäßig, die Schnittfrequenz des Filters 15 etwas tiefer als die Frequenz des Anregungssignals /u wählen. So soll man bei einer Frequenz des Anregungssignals von 5 kHz die Schnittfrcquen/. des Filters 15 zweckmäßig bei 4 kH/ wählen.

Vom Ausgang des Verstärkers 21 (Fig. t) gelangt das Signal der elektrischen Aktivität der angeregten Muskein an den Eingang des Integrators 28. Im Integrator 28, ebenso wie im Integrator 5. wird die nutzbare Information über die vom Menschen ausgeführte Bewegung ausgewählt.dessen Muskeln angeregt werden.

Am Ausgang des Integrators 28 erscheint ein elektrisches Signal, das eine zeitlich gcmittcltc bioelektrische Aktivität der angeregien Muskeln darstellt und das die Information über die ausgeführte Bewegung trägt. Dieses Informationssignal gelangt an den Eingang 29 des Vergleichers 7. an dessen Eingang 6 das Prograiiimsignal vom Ausgang des Integrators 5 gelangt.

Im Vergleicher 7 erfolgt ein Vergleich der Momentanwerte der Amplituden des l'rogrammsignals mit den MomentanvYcncn der Amplituden des Infomiiitio.nssignnk Am Ausgang des Vergleichen 7 erscheint ein Si- ^nal. ',vdi'IU¹N das l'ro^rammsi^nal auf ι·ιικ· hestiininie Wosr kurrigicri, und /war ic nach Aiisfiihriiiinsiirt der elektrischen Verbindung des Ausgangs des Vergleichen 7 mit dem Stciicrcingang 8 des Modulators 9, die nachstehend in den Ausfühningsbcispiclcn beschrieben sind. Die Korrektur des Programmsignals gewährleistet die Übereinstimmung der ausgeführten Bewegung mit der vorgegebenen.

Das korrigierte Prognimmsignal tritt an den Sleucreingang 8 des Modulators 9, an dessen Eingang 10 das Anregimgssignal vom Generator 11 gelangt. Am Ausgang des Modulators 9 steht ein Anrcgungssignal zur Verfügung, das entsprechend dem korrigierten l'rogrammsignal umgeformt ist. Dieses Signal wird im Verstärker 12 verstärkt und über den Trennblock 14 und die Elektroden 19 den anzuregenden Mensciienmuskcln zugeführt, wodurch eine Übereinstimmung ihrer Kontraktion mit der Kontraktion der gleichen Muskeln des Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, gewährleistet wird.

Die Betriebsweise des in F i g. 3 dargestellten Muskelanregers entspricht weitgehend der Betriebsweise des in Fig. 1 gezeigten Anregers. Der Unterschied besteht nur darin, daß das in F i g. 10b gezeigte Programmsignal in jedem Anrcgungskanal I (Fig. 1) vom Ausgang des Integrators 5 an den Eingang 6 des Vergleichen. 7 und an den Eingang 32 (Fig. 3) des Summators 31 gelangt.

Ua Uli /VHIUlIg^ACIlIlUrN-HlIItI J I \ I Ig. IUUJUIC /MlipiltUUC

des Programmsignals und folglich des Anregungssiynals den Wen U₁, der der Errcjiungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht, mich nicht erreicht hat. umi ein Signal am Eingang 29 des Vergleiche« 7 fehlt, si ι erscheint an dessen Ausgang ein Programmsignal, das in Fig. 10b gezeigt ist. Dieses Programmsignal gelangt an den Eingang 30 d*;s Summators 31. Am Ausgang des Summators 31 wird im Zeitabschnitt von 0 bis t, ein elektrisches Signal erscheinen, das in Fig. 10c dargestellt ist und dessen Amplitude dem Doppclwcrt der Amplitude des Programmsignals gleich ist. das in der gleichen Zeichnung strichpunktiert dargestellt ist.
Vom Ausgang des Summators 31 kommt dieses Si-

ν, gnal.andcn Eingang 8des Modulators9. Der Modulator 9 form! das in Fig. 1Od dargestellte Anrcgungssignal um und an seinem Ausgang entsteht ein Signal, das in F i g. I Oe gezeigt ist. Dieses Signal hat die Form einpoliger Kcchicckinipul.se. deren Amplitude sich nach dem Änderungsgcsctz des in F i g. IOc gezeigten Programmsignals/eillich ändert.

Aus dem Obcndargclegtcn und den angeführten Zeil· diagrammen. die in Fig. IOc und IOc gezeigt sind, folgt daß die Amplitude des umgeformten Anrcgungssignal>

·»■"> dank dem Einsatz des Summators 31 den Wert I/,„ der der Errcgungsschwcllc der angeregten Muskeln entspricht, nicht in einem Zeitabschnitt 7Ί wie die Amplitude des l'rogrammsignals. sondern in einem zweimal kürzeren Zeilabschnitt 7>(l" i g. lOe) erreicht. Infolgedesser

^r)0 verringert sich die Vcr/ögcnings/.cil zwischen dem Erscheinen des Programmsignals und der bioclektriseher Aktivität der angeregten Muskeln, wie das in Fig. 101 zu ersehen ist, etwa um die I lälftc und ist gleich T<.
Sobald am Ausgang des Integrators 28 ein Informa-

V, tionssignal, dargestellt in I·' i g. lOg. erscheint und an der Eingang 29 des Vergleichen 7 gelangt, entsteht an des sen Ausgang im Zeitabschnitt I₁- /j (Fig. IOh)e>n Kor rekuirsignal dessen Amplitude zu jedem Zeitpunkt dei Differenz der Momenlanwerle der Amplituden des Pro

W) gramm-signals und des Iniormationssignals gleich isi Dieses Korri'kliirsi^nitl wird im Sunimalor 31 (I i μ. 1 /U dem an seinen Κίιιμιιημ 12 gelangenden Programms! ^'iinl addiert, wndiireh eine Verringerung des in I ig. MH gezeigten Signals an seinem Ausgang hervorgerufer

h^r> wird. Das verursach! eine Verzerrung der Amplituden Zeitverhältnisse des Ausgangssignals des Summalors 31 gegenüber dem Program.msignnl an dessen Eingang 32 Die genannte Verzerrung äußert sich darin, diiLl. wäh

rend die Amplitude des Programmsignals im Zeitabschnitt ΐι — /₂ (Fig. 10c) ansteigt, die Amplitude des Signals am Ausgang des Suminators 31 (F i g. 3) sich entsprechend verringert. Das dauert so lange, bis der Momenlanwcrt der Amplitude des Programmsignals dem Momcnianwcrt der Amplitude des Informalionssignals gleich wird. In diesem Falle wird die Amplitude des Ausgangssignals des Vergleichers 7 im Zeitmomenl f? (Fig. 10h) gleich Null sein und das Signal am Ausgang des Summators 31 (Fig.5) gleich dem Momentanwert der Amplitude des Programinsignals an seinem Eingang 3Z Das bedeutet, daß im Zeitmoment f2(Fig. IOc) keine Korrektur des Programmsignals im Summator 31 (Fig. 5) stattfindet.

Im nächsten Zeitabschnitt wird infolge der Trägheit des Systems ein Überkompensationsprozeß stattfinden, und es kann ein Moment eintreten, in dem der Momenlanwert der Amplitude des Informationssignals den Momentanwert der Amplitude des Programmsignals übersteigt.

In diesem Falle wird am Ausgang des Vergleichcrs 7 im Zeitabschnitt h— fj (Fig. 10h) ein Korrektursignal mil einem negativen Vorzeichen erscheinen. Dieses Signal wird nach seiner Summicrung im Summator 31 (F i g. 3) /u dem Programmsignal die Amplitude des Signals am Ausgang des Summators 31, das in Fig. 10c gezeigt wird, um eine Größe verringern, die der Differenz der Momentanwerte der Amplituden des Programmsignals und des Informationssignals gleich ist.

Während des Zeitabschnitts f i— r* (F i g. 10h) werden c'je Vorgänge im Vergleich /u den Vorgängen im Zeitabschnitt ij— /j umgekehrt verlaufen. Das Ausgangssignal des Summators 31 (Fig.3), dargestestellt in Fig 10c, wird sich in diesem Zeitabschnitt in seiner Amplitude im Vergleich zu dem auf diesem Bild strichpunktiert gezeigten Programmsignal vergrößern. Auf diese Weise wird wieder eine Korrektur des Programmsignals erfolgen, die eine Übereinstimmung der Momentanwerte der Amplituden des Programmsignals und des Informalionssignals gewährleistet.

Da die Verzögerungsdauer ΊΊ des Informationssignals gegenüber dem Programmsignal im Vergleich /um obenbeschriebenen bekannten Muskclanregcr sich um die Hälfte verringert hat, wird eine genauere Übereinstimmung der vorgegebenen mit der ausgeführten Bewegung erreicht. Das gilt jedoch nur für einen eingespielten Betrieb, das heißt in den Zeitabschnitten ti—ti (Fig. lOh).

Die Betriebsweise des in I i g. 4 dargestellten elektrischen Muskelanregers entspricht weitgehend der Betriebsweise des in Fig. 3 gezeigten elektrischen Anregers. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß das Programmsignal in jedem Anregungskanal 1 (Fig. 1) vom Ausgang des Integrators 5 an den Eingang des Schwellcnelcmcnis 33 (F ig. 4) gelangt, welches an seinem Ausgang einen Rechteckimpuls von konstanter Amplitude formiert, der in Fig. lie gc/eigi ist. Die Dauer dieses Impulses wird durch die Dauer des Programnisignals am Ausgang des Integrators 5 bestimmt. Dieser Rcchlcckimpuls gelangt an den Eingang 37 des l'nrmiurungsblocks 36 der Ixrcgungsschwclle und an den F.ingang 6 des Vergleichen 7.

Diis in Fig. Hd gezeigte Informationssignal kommt vom Ausgang des Integrators 28 an den Eingang des Schwellcnclcmcnts 34 mil einer Zeitverzögerung 7'j (F ig. lld) gegenüber dem l'rogrammsignal. In diesem Moment erscheint am Ausgang des Schwcllcnclcinenls 34 ς·ίη in Fig. Mf ge/.eigicr Kechteckimpuls, der an den Eingang 29 des Vergleichers 7 gelangt. Am Ausgang des letzteren erscheint dann ein Rechteckimpuls von konstanter Amplitude, dargestellt in Fig. 1 Ig.dessen Dauer der Verzögerungsdauer 7Ί des Informationssignals gegenübcr dem Programmsignal gleich ist. Da nun diese Verzögerungsdiiucr der Erregungsschwclle der anzuregenden Muskeln proportional ist. entspricht die Dauer dieses Impulses der Erregungsschwelle. Vom Ausgang des Vergleichers 7 gelangt der Rechteckimpuls an den

to Eingang 35 des Formierungsblocks 36, an dessen Eingang 37, wie bereits erwähnt wurde, der in Fig. lie dargestellte Rechteckimpuls gekommen ist. Am Ausgang dieses Formierungsblocks 36 erscheint ein in F i g. 11 h gezeigter, im Zeitabschnitt Tj exponentiell ansteigender Impuls formiert. Die Amplitude dieses Impulses ist proportional der Dauer des in Fig. 11g gezeigten Impulses, das heißt daß sie der Erregungsschwellc der anzuregenden Menschenmuskei^ proportional ist. Die Dauer dieses Impulses wird durch die Dauer des in F i g. 1! e gezeigten Impulses bestimmt, das heißt, daß seine Dauer durch die Dauer des in Fi g. 1 Ib gezeigten Programmsignals bestimmt wird. Die Impulsanstiegsgeschwindigkeit am Ausgang des Formierungsblocks 36 wird nach dem Mindestmaß der Schmerzenip- findungen des Menschen während der elektrischen Anregung gewählt und geregelt. Dabei ist zweckmäßig, daß diese Anstiegsgeschwindigkeit um eine Größenordnung höher als die maximale Änderungsgeschwindigkeit des Programmsignals gewählt wird.

jo Der am Ausgang des Formierungsblocks 36 verfügbare Impuls, der als Korrektursignal dient, gelangt an den Eingang 30 des Summators 31. An dessen Ausgang erscheint ein elektrisches Signal, das in Fi g. 1 Ii gezeigt ist. Die Amplitude dieses Signals ist gleich der Amplitu-

J5 densumme des Programmsignals und des Korrektursignals — welches der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht. Dieses korrigierte Programmsignal gelangt an den Eingang 8 des Modulators 9, an dessen Eingang 10 das Anregungssignal in Form von Rechteckimpulsen, die in Fi g. 1 Ij gezeigt sind, gelangt. Am Ausgang des Modulators 9 erscheint das in Fi g. 11k gezeigte umgeformte Anregungssignal. Der Amplitudenwert dieses Signals ist zu jedem Zeitmoment gleich der Ainplitudensumme des Programmsignals und des Korrcktursignals.

Infolgedessen gelangt an die Muskeln des Menschen schnell ein elektrisches Signal nicht vom Nullpegcl. sondern von einem Pegel, der der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln gleich ist, wodurch die Verzöge-

5» rungs/eit des Erscheinens eines lnform<wionssignals gegenüber dem Programmsignal wesentlich verringert wird. Diese Verzogerungszeit wird nur durch die Anstiegsdauer des Impulses am Ausgang des Formierungsblocks 36 der Errcgungsschwelle bestimmt.

Die Betriebsweise des in F i g. 5 gezeigten Muskelanregcrs entspricht weitgehend der obenbeschriebenen Betriebsweise des in Fig.4 gezeigten Anregers. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß in jedem Anrcgungskanal I (Fig. 1) das Programmsignal, das in

bo F i g. 12b gezeigt ist, beim Erscheinen der vorgegebenen bioelektrischen Aktivität, dargestellt in Fig. 12a. vom Ausgang des Integrators 5 nicht nur an den Eingang des Sihwcllcnclemcnts 33 (Fig. 5), sondern auch an den Eingang 39 des Spannungsteilers 38 gelangt. An den

bO Eingang 40 dieses Spannungsteilers 38 kommt vom Ausgang des Formicrungsblocks 36 ein Korrektursignal in Form eines exponentiell ansteigenden Impulses, das in Fig. 12h gezeigt ist. Mit Hilfe dieses Impulses wird der

Übertragungsfaktor des Spannungsteilers 38 so geregelt, daß an seinem Ausgang die Amplitude des umgeformten Programmsignals den Wert (k— I) · U₁, nicht übersteigt, wobei U„ die Amplitude des Korrektursignal bezeichnet, das der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht, und k einen Proportionalitätsfaktor darstellt Eine derartige Beziehung der Amplituden wurde aus folgenden Erwägungen gewählt

Die maximale Amplitude Uma<. des umgeformten Anrcgungssignals ist mit der Erregungsschwelle der an/uregenden Muskeln durch den Proportionalitätsfakior »k« verbunden. Damit also die Amplitude des umgeformten Anregungsignals die maximale Amplitude nicht übersteigt, darf die maximale Amplitude des Programmsignals in der Summe mit der Amplitude des Korrektursignals, die der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht, die maximale Amplitude des verwandelten Anregungssignals nicht übersteigen. Folglich darf die maximale Amplitude des umgeformten Programmsignals den Wert (k—1) 0 · U„ nicht übersteigen, was gerade der Spannungsteiler 38 gewährleistet.

Am Ausgang des Spannungsteilers 38 erscheint das in Fig. 12i gezeigte umgeformte Programmsignal, dessen maximale Amplitudeden Wert f/_:,nicht übersteigt.

In den in Fi g. 14 dargestellten Diagrammen ist k - 2. das heißt, daß die maximale Amplitude des umgeformten Programmsignals den Wert nicht übersteigt, der der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht.

Vom Ausgang des Spannungsteilers 38 gelangt das umgeformte Prosrammsignal an den Eingang 32 des Summators 31, an dessen Eingang 30 ein Korrektursignal gelangt, dessen Amplitude der Erregungsschwcllc der anzuregenden Muskeln proportional ist. Am Ausgang des Summators 31 ist das in F i ^. 12j gezeigte korrigierte Programmsignal verfügbar, dessen Amplitude zu jedem Zeitpunkt der Amplitudensumme der obengenannten Signale gleich ist, die an seine Eingänge 30 und 32 gelangen. Die maximale Amplitude dieses Signals übersteigt nicht den doppelten Wert der Amplitude, die der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht. Dieses Signal gelangt an den Steuereingang 8 des Modulators 9. an dessen Eingang 10 das Anregungssignal in Form der in F- ig. 12k gezeigten Impulse ;inlicgt. Vi

Am Ausgang des Modulators 9 erscheint das in Fig. 121 gezeigte umgeformte Anregungssignal. Der minimale Amplitudenwert dieses Signals ist gleich dem Wert, der der Errcgungsschwellc U₁, der anzuregenden Muskeln entspricht, und dessen Maximalwert ist dem w Doppelwert 2 U₁, gleich. Folglich wird den anzuregenden Muskeln des Menschen ein elektrisches Signal mit einem Pegel zugeführt, der ihrer Errcgungssehwclle entspricht, wobei die maximale Amplitude dieses Signals den Wert der maximalen Amplitude des Anregungssi- v, gnal.5 für diese Muskeln nicht übersteigt. Infolgedessen verringern sich die Schmcr/.cmpfindungcn eines Menschen, dessen Bewegungen gesteuert werden, die anzuregenden Muskeln erregen und verkürzen in Übereinstimmung mit der Erregung und Kürzung der cntspie- wi chcnden Muskeln des Menschen, der das Bewegungsprogramm vorgibt, und die ausgeführte Bewegung entspricht in höherem Maße der Programmbewegung.

Wahrend der elektrischen Anregung iinderi sich die Ijiegiingssehwellc der angelegten Muskeln (in der Ke- b-> gel Meigl sie an) und folglich wird sich auch die Amplitude des umgeformten Anregungssignals, das an die Muskeln des Menschen gelangt, entsprechend ändern. Daraus folgt, daß im Laufe der elektrischen Anregung ein Nachstimmen des dynamischen Bereichs des l'rogranimsignals, das in F i g. 12b gezeigt ist, an den veränderlichen Funktionszustand der angeregten Muskeln desselben Menschen bzw. an den unterschiedlichen Funktionszustand der angeregten Muskeln verschiedener Menschen stattfindet

Die Betriebsweise des in Fig.6 dargestellten elektrischen Anregers entspricht weitgehend der beschriebenen Betriebsweise des in F i g. 5 gezeigten elektrischen Anregers.

Der Unterschied besteht dabei darin, daß in jedem Anrcgungskanal 1 (Fig. I) das in Fig. I3a gezeigte elektrische Signal vom Aasgang des Verstärkers 21 an den Eingang des Integrators 28 und an den Eingang des Frequenzmessers 41 (Fi g. 6) gelangt Am Ausgang des Frequenzmessers 41 erscheint ein elektrisches Signal, dargestellt in Fig. 13c. dessen Amplitude der mittleren Frequenz der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln des Menschen im gegebenen Zeilpunkt proportional ist. Vom Ausgang des Frequenzmessers 41 gelangt dieses Signal an den Eingang des Diffcren/.iervcrstärkcrs 42. an dessen Ausgang ein elektrisches Signal erscheint,das in Fig. I3d gezeigt wird. Die Amplitude dieses Signals ist zu jedem Zeitpunkt der Änderungsgeschwindigkeit der mittleren Frequenz der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln proportional.

Falls die mittlere Frequenz dieser bioelektrischen Aktivität im gegebenen Moment ansteigt, so hat dieses Signal eine positive Polarität, und wenn diese mittlere Frequenz sich verringert, so hat dieses Signal eine negative Polarität. Ob mit positiver oder negativer Polarität gelangt dieses Signal an den Eingang 48 des Multiplizicrblocks 50.

Vom Ausgang des Integrators 28 gelangt das zeitlich gcmitteltc Signal der bioelektrischen Aktivität der angeregten Muskeln des Menschen, dargestellt in Fig. IJb. an den Eingang des Diffrren/ierversiärkcrs 47. An seinem Ausgang erscheint das in Fig. lie gezeigte Signal, dessen Amplitude der Ändcrungsgcschwindigkeit der Amplitude des zeitlich gemitlelten Signals der bioelektrischen Aktivität der angeregten Menschcnmuskcln proportional ist. Dieses Signal, ob mit positiver oder negativer Polarität, gelangt je nachdem, ob die Amplitude des Signals, welches im gegebenen Moment an seinen Eingang gelangt, ansteigt oder sich verringert, an den Eingang 49 des Multipli/.icrblocks 50. Am Ausgang des Multiplizicrblocks 50 erscheint nur im Zeitabschnitt l\ — t₂, wenn an seine Eingänge 48 und 49 Signale von verschiedener Polarität gelangen, der in Fig. IJf dargestellte Reehtcekimpuls. Das läßt sich durch folgende Faktoren erklären.

Bei ansteigender Krafi. die ein arbeitender Muskel entwickelt, wird bekanntlich die Amplitude der zeitlich gemitlelten bioelektrischen Aktivität dieses Muskels ansteigen, die mittlere Frequenz, der bioelektrischen Aktivität dieses Muskels wird ebenfalls höher und umgekehrt. Wenn aber der arbeitende Muskel ermüdet beispielsweise im Laufe eines Zeitabschnitts ii — ij unter den Bedingungen einer .standardisierten Belastung sowohl für eine statische als auch eine dynamische Arbeit, so wird die zeitlich gcmitteltc Amplitude der bioelektrischen Aktivität, dargestellt in I'i g. I lh. ansieigen, während ihre Frequenzen, wie das aus Cig. 13c zu eischen ist sich verringern wird. Und je größer dabei die K011-traktionskrafl des Muskels ist. desto bedeutender wird der Frcquenzabfiill. Wenn darum die Muskeln des Men-

sehen, dessen Bewegungen gesteuert werden, im Zeitintervall /i — h ermüden, so erseheint um Ausgang des Multiplizierblocks 50 ein Signal, dargestellt in F i g. 13f, das an den Steuereingang 56 des elektronischen Schallers 57 gelangt. An den Eingang 58 dieses elektroni- ·> sehen Schalters 57 gelangt vom Ausgang des Frequenzmessers 41 ein Signal, dargestellt in Fig. 13c, das zum Sleuereingang 59 des Spannungsteilers 60 im Zeitabschnitt /ι — /i (Fig. 13g) gelangt. An den Kingang 6t (F i g. b) des Spannungsteilers 60 gelangt ein Signal, das der Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln entspricht.

Am Ausgang des Spannungsteilers 60 erscheint dann ein elektrisches Signal, das in Fig. 13h dargestellt ist. Die Amplitude dieses Signals verringert sich im Zeitab- ι ^r> schnitt /i — ti entsprechend der Amplituden verringerung des Signals, welches an den Eingang 59 des Spannungsteilers 60 gelangt, d. h. entsprechend der Frequenzänderung der bioelektrischen Aklivitäi der angeregten Muskeln.

Dieses Signal, welches der Erregungsschwelle der ermüdeten Muskeln entspricht, gelangi an den Eingang 30 des Surnmators 31 und an den Sieuercing?.ng 40 des Spannungsteilers 38. Weiterhin verlaufen die Prozesse analog den beschriebenen im Anreger, der in Fig. 5 gezeigt ist. Dabei werden am Ausgang des Spannungsteilers 38, Summators 31 und Modulators 9 Signale formiert, die in Fig. 13k. 131 bzw. 13n dargestellt sind. Infolgedessen, wenn im Zeitabschnitt /| — /»die angeregten Muskeln des Menschen ermüdet sind, wird die Am- jo plitude des umgeformten Anregungssignals, das am Ausgang des Modulators 9 erhallen wird und auf diese Muskeln einwirkt, sich verringern. Diese Amplitudenverringerung wird desto größer, je stärker die Muskelermüdung ist. Sobald die Ermüdung vorbei ist, kehrt die js Amplitude dieses Signals in ihren Ausgangszusland zurück, was dem folgenden Durchgang der Signale entspricht.

Falls die angeregten Muskeln nieht müde sind, so ist am Sleuereingang 56 des elektronischen Schallers 57 kein elektrLches Signal vorhanden. Dabei wird das Signal vom Ausgang des Frequenzmessers 41 durch den elektronischen Schalter 57 an den Eingang 59 des Spannungsteilers 60 nicht durchgelassen. An den Eingang 61 des Spannungsteilers 60 gelang! in diesem Zeitabschnitt 4^r> ein elektrisches Signal, das der Erregungsschwclle der anzuregenden Muskeln entspricht, jnd das ohne seine Amplitude zu ändern, an den Eingang 30 des Summators 31 und an den Eingang 40 des Spannungsteilers 38 gelangt. Dabei erscheinen am Ausgang des Spannungsiei- ^r> <> lers 38. des Summators 3 J und des Modulators 9 bis zum Zeitpunkt h bzw. vom Anfang des Zeitabschnitts h Signale.dicin Fig. 13k, 131 bzw. I Jndargestellt sind.

Die Betriebsweise des in Fig. 9 dargestellten Anregers einspricht weilgehend der beschriebenen Beiriebs- v, weise des Anregers, der in Fi g. 6 gezeigt ist. Der Unterschied besteht nur im folgenden.

In jedem Anregungskamil 1(1·'ig. 1) gelangt das elektrische Signal vom Ausgang des SchwcUcneleir.enis 3i (Fig. 9) an den Eingang 6 des Vergleichers 7. an den t> <> Eingang 37 des Formicrungsblocks 36 und an den Eingang des Bc/iigssignalgebers 62. der einen Normaldaiier-lnipulsgeneralor darstellt. Am Ausgang dieses Be-/ugssignalgebers 62 erscheint ein Kechteckimpuls von konstanter Amplitude, der in I" i g. 14a gc/.cigt wird. Die ti^r> Vorderflanke diesjs Impulses füllt zeitlich mil dem Erscheinen eines l'rogrammsignals am Ausgang des InIcnniiuis 5 in Form des ,-.eitlich gemiltelten Signals der bioelektrischen Aktivität der Muskeln des Menschen zusammen, der das Bewegungsprogramm vorgibt. Die Dauer Ά (Fig. 14a) dieses Impulses wähit man gleich der maximal möglichen Dauer des Impulses, der am Ausgang des Vergleichers 7 (Fig.9) und in Übereinstimmung mit der maximal möglichen Erregungsschwelle der anzuregenden Muskeln erscheint.

Der Impuls gelangt an den Eingang 63 des Schwellen-Clements 64, an dessen Eingang 65 ein Impuls vom Ausgang des Vergleichers 7 der bioelektrischen Aktivitäten gelangt. Wenn die Dauer des Impulses, der an den Eingang 65 des Schwellenelements 64 gelangt, geringer ist als die Normaldauer des Impulses, der an seinen Eingang 63 gelangt, so wird am Ausgang des Schwellenelements 64 und folglich auch am Steuereingang 66 des elektronischen Schalters 67 kein Signal erscheinen. Das zeugt von einer Arbeil des Anregungskanals 1 (Fig. 1) in normaler Betriebsweise. Dabei bleibt der elektronische Schalter 67 (Fig.9) geschlossen, und das umgeformte Anregungssignal gelangt vom Ausgang des Modulators 9 zu den Elektroden 19. die mit den anzuregenden Muskeln verbunden sind.

Falls Hie Dauerndes Impulses, der vorn Ausgang des Vergleichers 7 kommt, die Normaldauer übersteigt, wie das in Fig. 14b gezeigt ist, d. h. T₁ > T4, was von einer Arbeit des Anregungskanals 1 (Fig. 1) im Störbetrieb zeugt, io erscheint am Ausgang des Schwelienelements 64 (F i g. 9) ein Impuls von konstanter Amplitude, dargestellt in Fig. 14c. Die Vorderflanke dieses Impulses fällt mit der Hinterflanke des in Fig. 14a dargestellten Normaldauerimpulses zusammen. Vom Ausgang des Schwelienelements 64 gelangt dieser Impuls an den Sleuereingang 66 des elektronischen Schalters 67. Der elektronische Schalter 67 wird geöffnet, und das umgeformte Anregungssignal kann vom Ausgang des Modulaiors 9 nicht an die mit den anzuregenden Muskeln des Menschen verbundenen Elektroden 19 gelangen, wodurch diese Muskeln vor den schädlichen Einwirkungen der elektrischen Signale, die die Sehmer/cmpfindungen des Menschen hervorrufen, verschont werden.

t licr/.u 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Anreger für Menschenmuskeln mit bioelektrischer Steuerung, in welchem jeder von mindestens zwei Anregungskanälen (1) der Menschenmuskeln hiniereinandergeschalielte Baueinheiten enthält, nämlich einen Geber (2) für die bioelektrische Aktivität der Muskeln des Menschen, der das Bewegungsprogrogramm vorgibt, und einen ersten Integrator (5), der über seinen Ausgang mit dem Eingang (6) eines Vergleichers (7) und mit dem Sleuereingang (8) eines Modulators (9) elektrisch verbunden ist, an dessen zweiten Eingang (!0) ein elektrisches Signal gelangt, das die Tätigkeit der Menschenmuskeln anregt, und dessen Ausgang mit einem Leistungsverstärker (12) elektrisch verbunden ist. der an den Eingang (13, 24) eines Trcnnbloiks (14) für das elektrische Signal angeschlossen ist. das die Tätigkeit der muskein des Merrschen, dessen l!ewegungen gesteuert werden, sowie deren durch dieses Signal hervorgerufene bioelektrischc Aktivität anregt, dessen zweiter Eingang (17, 25) gemeinsam mit dem Ausgang (18) des Trennblocks (14) an die Elektroden (19) angeschlossen ist. die mit den Muskein des Menschen verbunden sind, dessen Bewegungen gesteuert werden, während der zweite Ausgang (20) dieses Trennblocks (14) über einen Verstärker (21) an einen zweiten Integrator (28) angeschlossen ist, lassen Ausgang mit dem /.weilen Fun- jo gang (29) des Vergleichers (7) verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß

a) der Ausgang des Vergleichers (7) mit dem Slcuereingang (8) des Modulators (9) elektrisch vor- r> bunden ist,

b) der Modulator (9) mit einem weiteren Eingang (10) mit einem für sämtliche Anregungskaniile (I) gemeinsamen Trägerfrequenzgcncrator (11) für das elektrische Signal, das die Muskcltäiigkeit anregt, verbunden ist.

c) der Ausgang des Vergleichers (7) mit dem Slcuereingang (8) des Modulators (9) über einen Summator (31) verbunden ist, der auch an den Ausgang des ersten Integrators (5) angcsehlnssen ist.

d) die Eingänge (6,29) des Vergleichen (7) mit den Ausgängen der Integratoren (5, 28) über ein erstes und ein /weites Schwellenclcmcnt (33, 14) verbunden sind.

e) der Ausgang des Verglcichers (7) mit dem einen Eingang (30) des Summaiors (31) über einen Formierungsblock (36) für die Errcgun^sschwelle der Muskeln verbunden ist. dessen einer Eingang (35) an den Ausgang des Vcrglei- « chers (7) angeschlossen ist. und dessen anderer Eingang (37) an den Ausgang des ersten Scliwellenelements (33) angeschlossen ist, unil

f) jeder Anregungskanal (1) der Muskeln einen Spannungsteiler (38) enthält, der /wischen den w) Ausgang des ersten Intcgralors (5) und den einen Eingang (32) des Summators (31) geschah el ist und dessen Stcucrcingang (40) mit dem Ausgang des I ormieriingsbloeks (36) für die Erregungsschwelle der Muskeln verbunden ist. ιτ>