DE2646277C2

DE2646277C2 - Strombegrenzerschaltung

Info

Publication number: DE2646277C2
Application number: DE2646277A
Authority: DE
Inventors: James Lyle Westford Mass. Miller
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1975-11-03
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1982-10-21
Also published as: US3986495A; DE2646277A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Strombegrenzerschaltung in einer Elektrodenleitung, die sich zwischen einer Signalverarbeitungseinrichtung und einem Patienten erstreckt, der gegen Überströme beider Richtungen zu schützen ist.

Eine derartige Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus der US-PS 36 05 728. Sie weist vier Feldeffekttransistoren auf, welche bekanntlich Temperatureinflüssen unterworfen sind und gegenüber Überspannungen anfällig sind, welche beispielsweise in der Medizin-Elektronik durch Elektrokauterisierung und Defibrillierungsspannungen hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strombegrenzerschaltung der vorgenannten Art so zu verbessern, daß in schaltungstechnisch einfacherer Weise ein wirksamer Schutz von Patienten gegen elektrische Schocks erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst gemäß der technischen Lehre des Kennzeichens des Anspruchs 1. Es ergeben sich durch die Verwendung von durch Licht aktivierbaren Zweipolelementen eine höhere Temperaturstabilität, eine größere Beständigkeit gegenüber Überspannungen sowie ein preisgünstigerer Aufbau.

Wenn die Intensität der Lichtquelle erhöht wird, erhöht sich die Leitfähigkeit der Dioden, so daß kleine Signalströme unterhalb eines vorbestimmten, für den Patienten unschädlichen Pegels durch die Dioden gelangen. Eine der Dioden sperrt zum Patienten fließende Ströme über diesem Pegel, während die andere Diode vom Patienten fließende Ströme sperrt.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es stellt dar

Fig. 1 eine Strom-Begrenzerschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Strom/Spannungsdiagramme zur Erläuterung der sich bei der Schaltungsanordnung gemäß Fi g. 1 ergebenden Kennlinien.

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60 F' ". 1 stellt eine optisch erregbare Strumbegrenzcrsch. ig 1! mit an den Kathoden verbundenen Dioden 13 und 15 dar, die in Reihe mit einer Elcktrodcnlciiung 17 geschaltet sind, L~s ist eine Lichtquelle 19 vorgesehen, die beispielsweise durch ein Poiontinnicicr 20 st-."Mc;kt; werden kann zur optischen Erregung der Dioden 13 und 15. Weiterhin ist ein Hohlkörper 21 vorgesehen, um Umgebungslicht von den Dioden 13 und 15 fernzuhalten. Die Lichtquelle kann beispielsweise das Ende einer Faseroptik-Leitung sein oder nicht-sichtbares Licht wie Röntgenstrahlen aussenden. Die durch eine Elektrode 23 am Ende der Elektrodenleitung 17 aufgenommenen Signale werden selektiv durch die Strombegrenzerschaltung 11 über eine Elektrodenleitung 18 an eine Signalverarbeitungseinrichtung 25 übertragen. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Elektrokardiograph sein.

Die Strombegrenzerschaltung sollte nahe der Elektrode 23, beispielsweise 1,5 rn von dieser Elektrode entfernt, angeordnet sein. In diesem Fall werden Ableitungsströme verhindert, die sich infolge von Leitungskapazitäten bei langen Leitungen zwischen dem Patienten und der Strombegrenzerschaltung ausbilden würden.

Wenn Licht von der Lichtquelle 19 auf die Dioden 13, 15 — oder auf weitere Dioden — fällt, werden freie Ladungsträger an den Übergängen der Dioden gebildet. Dadurch wird der Widerstand der Dioden 13, 15 herabgesetzt. Wenn die Dioden t3,15 kleine Signale mit Spannungspegeln im Bereich von —25 mV bis +25 mV zugeführt werden, verhalten sich die beiden Dioden ähnlich wie ohmsche Widerstände mit einem konstanten Wert und haben eine lineare Signalspannungs/ Stromkennlinie in diesem Spannungsbereich. Wenn die Dioden wie Widerstände wirken, führen die Dioden Signale mit kleinen, unschädlichen Strömen, beispielsweise physiologische Signalströme. Aus Fi g. 2 geht das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung V und dem Strom /durch die Dioden 13 und 15 hervor. Wenn eine ausgewählte Lichtintensität aaf die Dioden 13 und 15 einfällt, ändert sich die Höhe des durch die Dioden 13 und 15 geführten Stromes linear von — /j bis + /1, wenn die angelegte Spannung sich von —25 mV bis +25 mV ändert. I\ stellt den Sperrstrom der Dioden 13 und 15 dar und ist das Strommaximum, welches seriell durch beide Dioden 15 und 13 bei einer ausgewählten Intensität des einfallenden Lichtes gelangen kann.

Aus F i g. 3 geht hervor, daß durch Veränderung der Lichtintensität der Lichtquelle 19, beispielsweise durch entsprechende Einstellung des Potentiometers 20 und demgemäß die Erhöhung des auf die Dioden 13 und 15 einfallenden Lichtes sich der Grenzwert I\ zu dem Grenzwert /2 ändert.

Die Dioden 13 und 15 führen, kleine zu oder von der Strombegrenzerschaltung 11 fließende Ströme. Ein physiologisches Signal, das von einem Patienten 27 zu der Strombegrenzerschaltung 11 gelangt, wird nicht durch die Diode 15 gesperrt. Der Strom gelangt vielmehr zu der Signalverarbeitungseinrichtung 25.

Wenn jedoch das zugeführte Spannungssignal sich außerhalb des vorgenannten Bereichs befindet, d. h. kleiner als -25 mV oder größer als +25 mV ist, verhalten sich die Dioden 13 und 15 wie typische Diodenhalbleiter, von denen jeder Strom in einer Richtung führt und den Strom in der entgegengesetzten Richtung sperrt, dessen Amplitude größer als der Grenzwert A ist. Signale mit höherem Strompegel als /1, beispielsweise Elektrokauter- oder Defibrillationssigna-

er durch Krdschleiieii oder Streukapa/iiäicn oder fehlerhafte Anordnung hervorgerufene Signatur den l'atienleii schädlich und werden durch die !begrcn/erschalmng 11 daran gehindert, /u oder !em Patienten /u fließen. Das hei'Jt. es kann kein rrer Strom als Λ durch die Strombegren/ersehal- !1 fließen. Die Diode 15 der Siromncpren/erschal- >j)^i ι i Sliuiiie. iJiC glower .iis Jc: wiV!i./m.Tl .', .-.iiiJ van der Diode 13 durchgelassen werden. Kine rechende Überspannung spannt die Diode 15 in

Sperrichlung vor. Die Diode I^s» führt also nur Signale mit .Strompegcln, die kleiner oder gleich dem Wert von /■ sind und sperrt Signale mit Strompegeln, die gröLSer als I. sind. In ähnlicher Weise wird die Diode 13 m Sperrichtung durch Überspannungen vorgespannt, iriri sw. sperrt den Durchgang aller Ströme, die grölier als der (jren/wcrt Λ sind und erlaubt den Iliirchuans: von .Strömen, deren Aiiipiituuc kicüici >>üci t^ll'^lc:' dem Grenzwert A ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. StrombejirenzerschaHunj» (11) in einer lileklrudL-n!ciiung (17, 18). die sich zwischen einer Siciialvcrarheitiini'M.'inrir'hiunt: (25) und einem Pa- ι Heilten erstreckt, der gegen Überströme in beiden Richtungen zu schützen ist, mit entgegengesetzt gepolten, steuerbaren Halbleiterbauelementen, deren gemeinsamer Stromdurchgang in beiden Richtungen eine lineare Funktion der angelegten Spannung innerhalb oberer und unterer einstellbarer Grenzwerte der Stromamplitude ist» dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbauelemente aus wenigstens zwei entgegengesetzt gepolten, seriell verbundenen Dioden (13, 15) bestehen is und der Stromfluß durch diese Dioden steuerbar ist durch einstellbare Strahlungsintensitäten einer getrennt angeordneten Lichtquelle (19) und daß zum Alischluß von externem Streulicht ein Hohlkörper (21) um die beiden Dioden und die Lichtquelle herum angeordnet ist.

2. Strombegrenzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dioden (13, 15) optisch aktivierbare Siliziumdioden sind.