183926. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nyílt vagy zárt láncban programvezérelt diagnosztikai és/vagy therapiás stimulátorok kialakítására
1 2 183 926 Az orvosi gyakorlat széles körben alkalmazza diagnosztikai és therápiás célokra azokat az elektronikus berendezéseket, stimulátorokat, amelyek villamos impulzusokkal befolyásolják az élő szervezet, szervek, vagy sejtek működését. A diagnosztikai célú stimulátorok (pl. ideg-izom stimulátorok) a vizsgálat során villamos impulzusokkal ingerük az idegizom sejteket, amelyek az ingerlésre villamos jelekkel (kiváltott potenciál) válaszolnak. A kiváltott potenciál jellemzőinek elemzésével az orvos diagnosztikai következtetéseket tehet. A biológiai válaszjelek tényleges diagnosztikai értéke nagymértékben függ az ingerlés módjától, így az ingerlő jel alakjától, nagyságától, időtartamától stb. Ismeretes, hogy az élő biológiai objektum tanulóképességgel rendelkezik, és olyan esetekben, ahol a tanulóképesség hátrányosan befolyásolja a vizsgálati eredmény objektivitását az egymás után következő ingelrő jeleknek eltérő idő és frekvencia paraméterekkel kell rendelkeznie. Általánosságban elmondható, hogy az ingelrő vállamos jelek olyan impulzusokból állnak, amelyek egymásutáni követési ideje és tartama különböző lehet a vizsgálati programnak megfelelően. Még bonyolultabb a helyzet olyan therápiás készülékeknél, amelyeknél egyidejűleg különböző helyek eltérő időtartamú, amplitúdójú és formájú jelekkel történő ingerlésére van szükség. Példaképpen megemlítjük koordinált végtagmozgás kiváltásához szükséges stimulátorokat, amelyeknél a végtag izomrendszerét különböző helyeken kell időben átlapolt, különböző időtartamú impulzusokkal ingerelni. A korszerű gyógyszati eljárásoknál, biológiai kísérleteknél egyre inkább alkalmazzák az ún. , .biofeedback” módszert, amelynél az ingerlő jelek időparaméterei függenek a megelőző ingerlés(ek)re adott válaszoktól. Ilyen módon egy zárt láncú rendszer alakul ki, amelynek esetenként számítógép is eleme lehet. Ezek alapján megkülönböztethetünk nyílt láncú rendszert, amelynél az ingerlő jelek paraméterei függetlenek az ingerlésre adott válaszoktól, és zárt láncú rendszert, amelynél az ingerlő jelek paraméterei függenek az ingerlésre adott válaszoktól. Az ingerlő jelek időbeli paramétereinek meghatározására több módszer is kialakult. Legegyszerűbb esetben az egymást követő impulzusok időjellemzőit egymást indító monostabil időzítő elemekkel (multivibrátor) állítják elő. Hátrányos tulajdonságai: a megvalósító áramköri elemek pontatlanságából adódó szórás, programozott vezérlés csak nehézkesen, vagy egyáltalán nem valósítható meg. Számítógép felhasználásával tisztán software segítségével is létrehozhatók a kívánt időtartamok megfelelő számú programlépések végrehajtásával és egy output utasítás generálásával. Hátránya, hogy felbontóképessége azonos, vagy rosszabb, mint a legrövidebb utasítás végrehajtási idő. A programozás nehézkes, továbbá az időzítések időtartama alatt a számítógép jelentékeny része foglalt — egyéb feladatot nem tud ellátni. Az előző két módszer kombinálása esetén, ha a számítógép megszakítás kiszolgálására alkalmas felépítésű, a gép elindítja a külső monostabil elemet és a monostabil elem időzítésének lejártáig egyéb feladatot elláthat. Előnye, hogy a számítógép egyéb feladatok ellátására alkalmas marad, azonban változatlanul nehézkes és költséges az időtartamok arányos rövidítése, vagy nyújtása. Felismertük, hogy az előzőekben felsorolt hiányosságokat egy olyan programvezéreit nyílt vagy zárt láncban 2 működő stimulátor kapcsolási elrendezéssel lehet kiküszöbölni, amelynél a kívánt időtartamokat digitális tárak trtalmazzák, az időzítő jelek rövidítését vagy nyújtását programvezérlőn keresztül szabályozott frekvenciájú óra- 5 jel generátor biztosítja, és az időzítő egységben előállított vezérlő jelek izolátor egységen keresztül vezérlik az áram, vagy feszültség generátor jellegű végfokozatokat, amely a biológiai objektuk részére az inerlő impulzusokat szolgáltatják. Ugyanakkor a vezérlő egység külső fel- 1Q tételek befogadására alkalmas módon van kialakítva, amelyen keresztül befolyásolni lehet az ingerlő jelek idő- és amplitúdóviszonyait. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nyílt, vagy zárt láncban programvezérelt diagnosztikai és/vagy the- 15 rápiás stimulátorok kialakítására, amely külső feltételek befogadására alkalmas programvezérlő egységet, a programvezérlő egység által programozható frekvenciájú órajel generátort, az egymástól független időzítésű impulzus kimenetek számával megegyező számú időzítő egységet 20 — amelyben digitális tárak, adattovábbító busz, összehasonlító áramkör, számláló áramkör van —, izolátor egységet, a programvezérlő egység által szabályozott áram vagy feszültséggenerátor jellegű végfokozatot tartalmaz. A találmány tárgyát kiviteli példa kapcsán rajz alapján 25 ismertetjük részletesebben. Az ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy konkrét kiviteli példája. A PVE programvezérlő egység K bemenetére érkeznek a stimulátor működését befolyásoló külső vezérlő jelek, 30 amelyek származhatnak például az ingerlések hatására keletkező kiváltott potenciálok elemzését végző analizátorból — számítógépből, zártláncú programvezérlés esetén, vagy egy klaviatúrából nyílt láncú programvezérlés esetén. A PVE programvezérlő egység a.,...,n kimenetei 35 az A...N időzítő egységek DAl...DAn,...DNl...DNn digitális tárolók részére szolgáltatják a vezérlő jeleket úgy, hogy az A...N időzítő egységek mindegyikében csupán egy-egy digitális tár van egyidejűleg aktivizálva, azaz mindegyik időzítő egységben csupán egy digitális tár 40 csatlakozik ÖAK összehasonlító áramkör referencia bemenetére csatlakozó BUS rendszerre. A PVE programvezérlő egység c kimenete vezérli a G programozható frekvenciájú órajel generátort, amelynek a.. kimenetei az A...N időzítő egységekben lévő Sz impulzusszámlá- 45 lók számláló bemeneteire kapcsolódnak. Mindegyik időzítő egység saját — a PVE programvezérlő egység által a G programozható frekvenciájú órajel generátoron keresztül meghatározott frekvencia (idő) egységgel rendelkezik. Az Sz impulzusszámlálók kimenetei az ÖAK 50 összehasonlító áramkör adatbemeneteire csatlakoznak a PVE programvezérlő egység A1...N1 időzítő bemeneteire csatlakoznak az A.. .N időzítő egységek ÖAK összehasonlító áramköreinek referencia és adategyenlőség információját szolgáltató kimenetei. Az A...N időzítő 55 egységekben lévő Sz impulzus számlálók nullázó (clear) bemenetci a PVE programvezérlő egység A2...N2 kimeneteire csatlakoznak. Az időzítési információkat (stimuláló impulzusok időjellemzőit) a PVE programvezérlő egység d,e, kimenetei egy vagy több vezetéken keresztül 60 továbbítja az IZ izolátor egység vezérlő bemeneteire. Ennek kimenetei a VF végfokozatok időzítő bemeneteire csatlakoznak. A VF végfokozatok a PVE programvezérlő egység f,g, kimeneteiről kapják az időzítési tartományokhoz rendelt impulzusnagyság és polaritás vezérlő jeleket. 66 A stimuláló impulzus kimenetek a VF végfokozatok
