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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Polwender für ein elektromedizinisches Strom- behandlungs- und/oder Diagnosegerät, mit paarweise über einen Steuersignaleingang ansteuer- baren elektronischen Schaltern in einer Brückenschaltung, an deren einen Diagonalzweig Patienten- - Ausgangsklemmen angeschlossen sind, wobei jeweils ein Paar von elektronischen Schaltern, die in der Brückenschaltung einander gegenüberliegen, in Abwechslung zum andern Paar aufsteuer- bar ist.
Bei Strombehandlungs-bzw. Diagnosegeräten werden Ströme durch bestimmte Körperpartien eines Patienten geschickt, wobei diese Ströme die verschiedensten Formen haben können und insbesondere impulsförmig (Dreiecks-, Rechtecks-Impulse) sind. Dabei gewinnt zunehmend auch die bipolare Applikation der verschiedenen Stromformen an Bedeutung. Einschlägige Strombehand- lungs-bzw. Diagnosegeräte sind beispielsweise aus den AT-PS Nr. 325196 und Nr. 352261 bekannt, wobei in der AT-PS Nr. 325196 auch auf eine händische Polwendung am Patientenausgang des
Gerätes mit Hilfe eines Schalters hingewiesen wird.
Für die Umschaltung des Patientenausganges in der Polarität, d. h. die Polwendung, wurde auch bereits der Einsatz von Relais vorgeschlagen, siehe z. B. die AT-PS Nr. 330342 und Nr. 345444.
Tatsächlich werden in der Praxis zumeist Relais als Polwender eingesetzt, um eine automatische
Umpolung zu erzielen. Dabei erfolgt eine Ansteuerung über irgendwelche Triggereinrichtungen, um in bestimmten Zeitabständen, beispielsweise immer nach einigen Sekunden, die Umpolung durchzuführen. Derartige Relais sind an sich preiswert und bei Stromformen, die erst nach längeren Zeitabständen umgepolt werden müssen, auch durchaus zweckmässig. Bei Stromformen, die eine Umpolung in kürzeren Zeitabständen, etwa im Millisekundenbereich, erfordern, ist jedoch ein derartiges Relais zu langsam und auch zu laut ; ferner führt die zwangsläufig hohe Abnutzung des Relais in diesen Fällen zu einem häufigen Auftreten von Elektroden- (Spannungs-) Fehleranzeigen sowie zu Ausfällen.
Aus der EP-A1-9920 ist ein Stimulationsgerät bekannt, bei dem am Ausgang eine Umschaltung elektronisch mit Hilfe einer bistabilen Kippstufe bewerkstelligt wird, die impulsweise umschaltet und dabei bewirkt, dass die Ausgangsimpulse abwechselnd an dem einen und an dem andern von zwei Ausgangskreisen abgegeben werden. Damit ist jedoch ein hoher Schaltungsaufwand verbunden, abgesehen davon, dass die bekannte Schaltung nur für verhältnismässig kleine Spannungen, im Bereich von 15 V, geeignet ist, wogegen bei Strombehandlungsgeräten moderner Bauart Patientenspannungen im Bereich von einigen 100 V anzutreffen sind.
Ein Polwender der eingangs angegebenen Art ist schliesslich in der EP-A2-52247 beschrieben, wobei integrierte Schaltungen als elektronische Schalter verwendet werden, um eine einer Batterie entnommene Gleichspannung umzuschalten, d. h. am Patientenausgang eine Umpolung des Gleichspannungspegels vorzunehmen. Dieser positiven oder negativen Gleichspannung am Patientenausgang wird eine von einem Impulsgenerator erzeugte Impulsspannung überlagert, wobei diese Impulsspannung selbst jedoch nicht umgepolt wird. Die Umschaltung der Batteriegleichspannung wird über eine Zeitmesseinrichtung, insbesondere einen Impulszähler, ausgelöst, wobei eine Umschaltung beispielsweise alle 2 h erfolgt.
Abgesehen davon, dass auch diese bekannte Anordnung nur für niedrige Spannungen, in der Grössenordnung von 1 V, geeignet ist, ist es auch für viele Anwendungen nachteilig, dass die Impulse selbst nicht umgepolt werden, so dass diese bekannte Lösung für die meisten heute verwendeten Geräte, bei denen die verschiedensten Stromformen erzeugt werden bzw. für die dammit durchzuführenden Behandlungen oder Untersuchungen ungeeignet ist.
Es ist daher Ziel der Erfindung, einen Polwender der eingangs angeführten Art zu schaffen, mit dem eine Umpolung der verschiedensten vom Gerät abgegebenen Spannungs- bzw. Stromformen rasch durchgeführt werden kann, wobei beispielsweise die Zeitabstände zwischen den Umpolungen im Millisekunden-Bereich liegen können, und wobei auch hohe Patientenspannungen umgeschaltet werden können.
Der erfindungsgemässe Polwender der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung mit dem andern Diagonalzweig an den Ausgang des Gerätes geschaltet ist, und dass als elektronische Schalter Thyristorschalter, insbesondere Triacs, vorgesehen sind.
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Durch die erfindungsgemässen Massnahmen wird der vorstehenden Zielsetzung in vorteilhaftester
Weise entsprochen, wobei bei einer einfachen, kostengünstigen Bauweise eine rasche, in kurzen
Abständen mögliche Umpolung auch höherer Spannungen erzielt werden kann. Die erfindungsgemässe
Ausbildung des Polwenders ist auch gegenüber dem Einsatz von bipolaren Transistoren oder von Feldeffekttransistoren überlegen, da bei diesem die erwähnten hohen Patientenspannungen von einigen 100 V die Ansteuerung der Transistoren zumindest sehr aufwendig machen.
Für die paarweise, gegengleiche Ansteuerung der elektronischen Schalter kann im Steuersignal- weg zu einem Paar elektronischer Schalter ein Inverter vorgesehen sein, und in diesem Fall ist es erfindungsgemäss im Hinblick auf eine möglichst einfache Ansteuerung der Thyristorschal- ter von besonderem Vorteil, wenn je einem Paar gleichzeitig aufzusteuernder Thyristorschalter steuerseitig ein gemeinsamer Steuertransistor zugeordnet ist und der Inverter dem einen von beiden Steuertransistoren vorgeschaltet ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Polwenders ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Thyristorschalter durch Optotriacs gebildet sind, deren lichtemitierenden Dioden (LEDs) das jeweilige Steuersignal zur paarweisen Aufsteuerung zugeführt wird. Der Einsatz von Optotriacs erlaubt eine vollständige Potentialtrennung des Patientenausganges vom Steuerkreis, und es wird ein Abfliessen der Steuerströme durch den Patientenkreis verhindert, wie dies beispielsweise bei einer Schaltung mit Bipolartransistoren nicht möglich wäre.
Dabei wird eine besonders einfache und zuverlässige Ausbildung des Steuerkreises ferner dadurch erhalten, dass die LEDs jeweils eines Paares gleichzeitig aufzusteuernder Optotriacs in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des zugehörigen Steuertransistors an einer Versorgungsspannung liegen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert, wobei die Zeichnung ein Schalterbild eines erfindungsgemässen elektronischen Polwenders unter schematischer Veranschaulichung des zugehörigen Strombehandlungs- und/oder Diagnosegerätes sowie einer für die Ansteuerung vorgesehenen Triggereinrichtung zeigt.
In der Zeichnung ist schematisch ein Strombehandlungs-bzw. Diagnosegerät-l-gezeigt, welches auf bekannte Art ausgebildet ist, und welches nicht Gegenstand der Erfindung ist und daher hier nicht weiter erläutert werden braucht. Nur beispielsweise sei auf die in den eingangs erwähnten Druckschriften beschriebenen Geräte verwiesen.
Dieses Gerät-l-besitzt zwei Ausgangsklemmen --2, 3--, an denen die jeweiligen Spannungsformen auftreten, und mit denen der Patient zu verbinden ist. Um diese Spannungsformen am eigentlichen Patientenausgang, der durch Klemmen-4, 5- veranschaulicht ist, auch in umgepolter Form zur Verfügung stellen zu können, ist ein elektronischer Polwender vorgesehen, der insgesamt mit --6-- bezeichnet ist. Dieser Polwender --6-- wird an einem Steuersignaleingang --7-- von einer ebenfalls an sich herkömmlich ausgebildeten und daher nur schematisch
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könnte theoretisch sogar eine Triggerung über eine Handtaste in Betracht gezogen werden.
Wichtig ist allein ein zu den gewünschten Umpolungszeitpunkten auftretender Logikpegelsprung, wie er in der Zeichnung beim Steuersignaleingang --7-- angedeutet ist, und der den Zeitpunkt der Polwendung markiert. Derartige Logikpegelsprünge können beispielsweise in festen Zeitabständen, etwa alle 3 ms, abgegeben werden, wobei es nur erforderlich ist, dass zum Zeitpunkt der Umpolung kein Patientenstrom fliesst, und wobei diese Zeitabstände von aussen her eingestellt werden, es ist aber auch denkbar und in der Regel vorzuziehen, dass diese Logikpegelsprünge in Abhängigkeit von der Impulsfrequenz der am Geräteausgang --2, 3-- auftretenden Impulsformen erhalten werden.
Der Polwender --6-- weist eine insgesamt mit --9-- bezeichnete Brückenschaltung von als elektronische Schalter vorgesehenen Optotriacs --10, 11, 12 und 13-- auf, wobei diese Brückenschaltung --9-- mit dem einen Diagonalzweig-Schaltungsknoten-14, 15-- - an die Ausgangsklem- men-2, 3- des Gerätes-l-und mit dem andern Diagonalzweig - Schaltungspunkten --16,
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The invention relates to an electronic pole changer for an electromedical current treatment and / or diagnostic device, with electronic switches which can be controlled in pairs via a control signal input in a bridge circuit, to the one diagonal branch of which patient - output terminals are connected, a pair of electronic switches in each case which are opposite each other in the bridge circuit, can be controlled alternately to the other pair.
With current treatment or. Diagnostic devices are sent currents through certain parts of the body of a patient, whereby these currents can take a wide variety of forms and in particular are pulse-shaped (triangular, rectangular). The bipolar application of the various current forms is becoming increasingly important. Relevant current treatment or. Diagnostic devices are known, for example, from AT-PS No. 325196 and No. 352261, whereby in AT-PS No. 325196 there is also a manual polarity reversal at the patient exit of the
Device with the help of a switch.
For switching the patient output in polarity, i.e. H. the polarity reversal, the use of relays has already been proposed, see e.g. B. AT-PS No. 330342 and No. 345444.
In fact, in practice, relays are usually used as pole reversers to make an automatic
To achieve polarity reversal. This is triggered by any trigger devices in order to carry out the polarity reversal at certain time intervals, for example always after a few seconds. Relays of this type are inexpensive per se and are also expedient in the case of current forms which only have to be reversed after longer time intervals. In the case of current forms which require polarity reversal in shorter time intervals, for example in the millisecond range, such a relay is too slow and also too loud; furthermore, the inevitably high wear of the relay in these cases leads to the frequent occurrence of electrode (voltage) fault displays and to failures.
From EP-A1-9920 a stimulation device is known in which a switchover is carried out electronically at the output with the aid of a bistable flip-flop which switches in pulses and thereby causes the output pulses to be emitted alternately at one and the other of two output circuits . However, this involves a high level of circuitry, apart from the fact that the known circuit is only suitable for relatively low voltages, in the range of 15 V, whereas patient voltages in the range of a few 100 V can be found in current treatment devices of modern design.
A pole-changer of the type specified at the outset is finally described in EP-A2-52247, integrated circuits being used as electronic switches to switch over a DC voltage taken from a battery, i. H. reverse the polarity of the DC voltage level at the patient exit. A pulse voltage generated by a pulse generator is superimposed on this positive or negative DC voltage at the patient output, but this pulse voltage itself is not reversed. The switchover of the DC battery voltage is triggered by a time measuring device, in particular a pulse counter, with a switchover taking place, for example, every 2 hours.
In addition to the fact that this known arrangement is only suitable for low voltages, on the order of 1 V, it is also disadvantageous for many applications that the pulses themselves are not reversed, so that this known solution for most devices used today , in which the most diverse forms of current are generated or are unsuitable for the treatments or examinations to be carried out therewith.
It is therefore an object of the invention to provide a pole changer of the type mentioned at the beginning, with which a polarity reversal of the most varied voltage or current forms emitted by the device can be carried out quickly, with the time intervals between the polarity reversals being in the millisecond range, for example, and high patient voltages can also be switched.
The pole changer according to the invention of the type specified at the outset is characterized in that the bridge circuit is connected to the output of the device with the other diagonal branch, and that thyristor switches, in particular triacs, are provided as electronic switches.
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The measures according to the invention make the above objective most advantageous
Corresponded way, with a simple, inexpensive construction a quick, in short
Possible polarity reversal even higher voltages can be achieved. The inventive
The design of the pole reverser is also superior to the use of bipolar transistors or field-effect transistors, since the high patient voltages mentioned of a few 100 V make driving the transistors at least very complex.
An inverter can be provided in the control signal path to a pair of electronic switches for controlling the electronic switches in pairs and in this case, and in this case it is particularly advantageous according to the invention with regard to the simplest possible control of the thyristor switches if one pair each a common control transistor is assigned on the control side and the inverter is connected upstream of one of the two control transistors.
A particularly advantageous embodiment of the pole changer according to the invention is further characterized in that the thyristor switches are formed by optotriacs, the light-emitting diodes (LEDs) of which the respective control signal is supplied for control in pairs. The use of Optotriacs allows the potential of the patient output to be completely isolated from the control circuit and prevents the control currents from flowing away through the patient circuit, as would not be possible with a circuit with bipolar transistors, for example.
A particularly simple and reliable design of the control circuit is also obtained in that the LEDs of a pair of optotriacs to be controlled simultaneously are connected to a supply voltage in series with the emitter-collector path of the associated control transistor.
The invention is explained in more detail below with the aid of a preferred embodiment with reference to the drawing, the drawing showing a switch diagram of an electronic pole changer according to the invention with a schematic illustration of the associated current treatment and / or diagnostic device and a trigger device provided for the control.
In the drawing, a current treatment or. Diagnostic device-1-shown, which is designed in a known manner, and which is not the subject of the invention and therefore need not be explained further here. For example, reference is made to the devices described in the publications mentioned at the beginning.
This device-l-has two output terminals --2, 3--, at which the respective voltage forms occur and with which the patient is to be connected. In order to be able to make these voltage forms at the actual patient exit, which is illustrated by terminals-4, 5-, also available in reversed polarity, an electronic pole reverser is provided, which is denoted overall by --6--. This pole reverser --6-- is connected to a control signal input --7-- by a conventional design and is therefore only schematic
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theoretically, triggering via a manual button could even be considered.
The only thing that is important is a logic level jump occurring at the desired polarity reversal times, as indicated in the drawing for control signal input --7--, and which marks the point in time at which the polarity is reversed. Such jumps in logic level can, for example, be given at fixed time intervals, approximately every 3 ms, whereby it is only necessary that no patient current flows at the time of the polarity reversal, and these time intervals are set from the outside, but it is also conceivable and generally it is preferable that these logic level jumps are obtained as a function of the pulse frequency of the pulse shapes occurring at the device output --2, 3--.
The pole reverser --6-- has a bridge circuit, designated overall by --9--, of optotriacs --10, 11, 12 and 13-- provided as electronic switches, this bridge circuit --9-- with one diagonal branch - Circuit node-14, 15-- - to the output terminals-2, 3- of the device-l-and with the other diagonal branch - circuit points --16,
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