DE112005002910B4

DE112005002910B4 - Elektrische Schaltung mit einem Transformator, welcher als eine Dämpfungsspule dient, und Magnetstimulator mit dieser

Info

Publication number: DE112005002910B4
Application number: DE112005002910.7T
Authority: DE
Inventors: Jeong-han Yi; Jung-Hoe Kim; Soo-yeol Lee; Min-Hyoung Cho
Original assignee: Mcube Technology Co Ltd
Current assignee: Mcube Technology Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-11-26
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2025-11-27
Also published as: DE112005002910T5; WO2006057532A1

Abstract

Elektrische Schaltung, aufweisend:eine Stromversorgungseinheit;Gleichrichtungsmittel zum Gleichrichten eines Stromes von der Stromversorgungseinheit;einen Transformator (TS), der eine Spule an dessen Primärseite (Np) aufweist, die über das Gleichrichtungsmittel mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist;einen Kondensator (C), der mit einer Spule an einer Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite (Np) des Transformators (TS) korrespondiert, und der derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators (TS) Strom zugeführt wird, der Kondensator (C) von der Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) mit Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden des Kondensators (C) speichert;Rückflussverhinderungsmittel (D1), die zwischen dem Kondensator (C) und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, um zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator (C) gespeichert sind, an den Transformator (TS) zurückfließen, wenn Strom zugeführt wird;eine Entladespule (L2) zum Aufnehmen der in dem Kondensator (C) gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes;erste Schaltmittel (SCR) zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer ersten Richtung von dem Kondensator (C) zu der Entladespule (L2) fließt;Bypassmittel (D3) zum Bewirken, dass der Strom in einer zweiten Richtung von der Entladespule (L2) zu dem Kondensator (C) fließt; undzweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind,wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule (L2) und dem Kondensator (C) mittels der ersten Schaltmittel (SCR) und der Bypassmittel (D3) bewirkt,wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes verlustigen Strom des Kondensators (C) mittels des Transformators (TS) kompensiert,wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule (L2) hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator (C) als Stromversorgungsmittel wirkt und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Stromes wirkt, undwobei die zweiten Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuern, der von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit geschaltet ist, so dass der Kondensator (C) in einem Rücklaufmodus mit Strom versorgt wird, undwobei von dem Gleichrichtungsmittel das Fließen eines Rückstroms während der L-C-Resonanz von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit verhindert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Magnetstimulatoren zur medizinischen Behandlung, und insbesondere einen Magnetstimulator zur medizinischen Behandlung, bei welchem ein Schaltnetztransformator, welcher eine Stromversorgungseinheit ist, auch als eine Strombegrenzungsspule dient, und eine elektrische Schaltung für den Magnetstimulator.
Ein Magnetstimulator, der zur medizinischen Behandlung verwendet wird, ist ein Stimulator des berührungslosen Typs, der einen Schmerz im Vergleich zu einem Elektrostimulator beträchtlich reduziert und einen Strom an dem betroffenen Körperteil mittels einer in der Nähe des betroffenen Körperteils erzeugten magnetischen Kraft erzeugt. Dementsprechend hat der Magnetstimulator als eine Vorrichtung Aufmerksamkeit erregt, die geeignet ist, die Oberfläche der Haut oder einen Bereich des Gehirns oder der Wirbelsäule zu stimulieren, in welchen eine Elektrode nicht einfach eingesetzt werden kann.
Ein solcher Magnetstimulator umfasst im Wesentlichen einen Kondensator zum Speichern von Energie, die zur Stimulation notwendig ist, und eine Spule zum Entladen der Energie, um ein starkes Magnetfeld zu bilden. Das heißt, wenn ein kurzer und starker Strom in die Spule eingespeist wird, wird ein pulsförmiges Magnetfeld gebildet, und dieses zeitlich veränderliche Magnetfeld bewirkt einen Wirbelstrom in dem System eines menschlichen Körpers, um dadurch die Nerven mittels desselben Prinzips zu stimulieren, bei dem über eine Elektrode eingespeister Strom Nerven in einem elektrischen Nervenstimulationverfahren stimuliert.
Ein repräsentatives Beispiel, bei welchem der Magnetstimulator angewendet wird, ist ein medizinisches Instrument zur Behandlung von Harninkontinenz. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen medizinischen Instrumentes des berührungslosen Typs zur Behandlung von Harninkontinenz zeigt.
Ein Vorgang zur Behandlung von Harninkontinenz ist in Kürze beschrieben. Eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ist unter einem stuhlförmigen medizinischen Instrument angeordnet, und ein Pulsstrom erzeugt ein Magnetfeld in einem Kern, wenn der Pulsstrom einer Spule zugeführt wird, die um den Kern herum gewickelt ist, während ein Patient auf dem Stuhl sitzt. Dieses Magnetfeld bildet eine geschlossene Magnetfeldschleife zwischen beiden Enden des Kerns. Der betroffene Teil des Patienten wird in der Mitte der geschlossenen Schleife platziert, so dass wieder ein Wirbelstrom an dem betroffenen Teil infolge des Magnetfeldes induziert wird, um dadurch den betroffenen Teil elektrisch zu stimulieren.
2 ist eine Ansicht, die einen Gehirnstimulator als ein anderes Beispiel zeigt, bei welchem der Magnetstimulator angewendet wird. Eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung 132 ist an einem betroffenen Bereich des Gehirns 130 eines Patienten platziert, und das Gehirn wird mittels eines Magnetfeldes und eines Wirbelstromes nach demselben Prinzipien wie denen des obigen Beispiels stimuliert.
Um einen Wirbelstrom mit einer Intensität zu erzeugen, die ausreicht, um zu bewirken, dass der Magnetstimulator einen Behandlungseffekt bietet, muss ein Magnetfeld von mehreren Tesla in der Form eines Pulses mit einer Breite von mehreren Hundert Mikrosekunden (µs) erzeugt werden.
3 ist ein Schaltbild der Stromversorgungsschaltung eines Magnetstimulators, die vorher von dem vorliegenden Anmelder vorgeschlagen wurde, was eine Schaltung zeigt, die geeignet ist, das Magnetfeld mit der oben beschriebenen Intensität zu erzeugen. Nachstehend wird der Betrieb der Schaltung beschrieben.
Zunächst verstärkt, wenn eine Wechselstromversorgungseinheit eine typische Wechselstrom(AC)Spannung Vs, wie 110V bis 220V, 50Hz bis 60Hz, bereitstellt, ein Transformator T den Wechselstrom. Der verstärkte Strom I₄ wird durch eine Brückendiode zweiweggleichgerichtet, und der gleichgerichtete Strom I₁ wird über einen Widerstand R₁ und eine Spule L₁ in einem Kondensator geladen. In diesem Falle begrenzt der Widerstand R₁ den Überstrom des Stromes I₁, um zugehörige Schaltkreise zu schützen, und die Spule L₁ dient auch dazu, einen Überstrom zu verhindern, der durch die Schaltkreise fließt.
Wenn der Kondensator auf einen solchen Wert (+Vc) geladen ist, dass der Kondensator entladen werden kann, wird ein Schalter S2 eingeschaltet, um dadurch die Entladung zu beginnen, während bewirkt wird, dass ein hoher Strom I₂ sofort durch eine Entladespule L₂ fließt. In dem Anfangsstadium der Entladung fließt, wenn die Spannung des Kondensators +Vc ist, der Strom I₂ nur durch die Entladespule L₂, und kein Strom fließt in der Umkehrrichtung -I₁ des Stromes I₁, da der Strom durch Dioden usw. unterbrochen wird. Der Strom I₂, der durch die Entladespule L₂ fließt, wird maximiert, wenn die Spannung Vc des Kondensators 0V ist. Danach wird diese Energie in dem Kondensator in der Polarität -Vc entgegengesetzt zu der Anfangspolarität geladen.
Während dieses Entladungsvorgangs bilden, wenn der Widerstand R₁ und die Spule L₁ nicht existieren, die Entladungsspule L₂ und die Brückendiode einen einzigen geschlossenen Kreislauf, so dass der Strom I₂ von einzelnen Bauelementen und dem Widerstand eines Leitungsdrahtes als Wärmeenergie verbraucht wird, während er wieder über die Brückendiode und den Schalter S2 durch die Entladespule L₂ fließt, statt den Kondensator in der entgegengesetzten Polarität aufzuladen. Außerdem wird, da der zu dieser Zeit fließende Strom ein Überstrom ist, der auftritt, wenn der in dem Kondensator geladene Strom zur gleichen Zeit fließt, ein ernsthafter Schaden an der Eingangs-Wechselspannungsquelle Vs durch den Transformator T verursacht.
Jedoch ist, wenn eine Spule L₁ mit einer relativ hohen Induktivität in dem Schaltkreis existiert, eine durch den Kondensator verursachte Entladefrequenz sehr hoch, so dass der meiste Strom, der durch die oben beschriebene Brückendiode und die Spule L₁ fließt, unterbrochen wird, jedoch in dem Kondensator in der entgegengesetzten Polarität -Vc geladen wird. Selbst in dem Falle, wo ein Widerstand R₁ mit einem relativ hohen Widerstandswert verwendet wird, kann dieselbe Wirkung erreicht werden.
Danach bewirken Ladungen, die in der entgegengesetzten Polarität geladen werden, eine Stimulation, während sie die Entladespule L₂ als ein Rückstrom -I₂ wieder passieren. Selbst in diesem Falle kann ein Strom I₃ von einem Knotenpunkt „a“ zu dem Transformator erzeugt werden, jedoch nicht infolge der Spule L₁ und/oder des Widerstandes R₁ durch den Transformator fließen, da die Entladefrequenz sehr hoch ist. Der meiste Strom fließt durch die Entladespule L₂ als ein Rückstrom -I₂ und wird verwendet, um ein Magnetfeld in der Entladespule L₂ zu bilden.
In der obigen Schaltung ist die Spule L₁ ein wichtiges und wesentliches Bauteil. Ferner muss, wie oben beschrieben, diese Spule entsprechend ihren Eigenschaften eine Induktivität haben, die viel höher als die der Entladespule L₂ ist.
Wegen der hohen Induktivität wird die Spule L₁ gegenwärtig mit einer relativ großen Abmessung von etwa 10cm x 10cm x 5cm und mit einem Gewicht von 1kg oder mehr hergestellt, so dass die Spule L₁ ein Hindernis ist, um die Schaltung zu vereinfachen.
Ferner gibt es ein Problem, dass sich erstellungskosten einer Vorrichtung infolge der Spule L₁ erheblich erhöhen.
Ein ernsthafteres Problem ist, dass, wie in der Zeichnung gezeigt ist, da die Spule L₁ und/oder der Widerstand R₁ in einem Stromladepfad in Reihe geschaltet sind, ein Teil des Stromes in der Spule und dem Widerstand beim Stromladen immer verloren geht. Darüber hinaus sind, da der Stromverlust auf diese Weise in Wärme umgewandelt wird, die Probleme bezüglich Wärmeerzeugung und Kühlung, die durch die Wärmeerzeugung verursacht werden, beträchtlich.
Daher wurde in Bezug auf die(den) erforderliche(n) Spule und/oder Widerstand, welche die Herstellungskosten erhöhen und einen Stromverlust verursachen, die Notwendigkeit zur verschiedenartigen Modifizierung und Gestaltung der Spule oder des Widerstandes in letzter Zeit erforderlich, und die vorliegende Erfindung ist entstanden, um dieser Notwendigkeit gerecht zu werden.
Die EP 09 06 136 B1 und US 50 61 234 A offenbaren jeweils eine elektrische Schaltung mit einer Stromversorgungseinheit, einem Gleichrichtungsmittel, einem Transformator, einem Kondensator, einem Rückflussverhinderungsmittel, einer Entladespule, einem Schaltmittel zum Ein- und Ausschalten des Entladestromes, und einem Bypassmittel.
Die US 2004/ 0 066 662 A1 und DE 196 28 767 C2 offenbaren jeweils eine elektrische Schaltung mit einer Stromversorgungseinheit, einem Gleichrichtungsmittel, einem Transformator, einem Kondensator, einem Rückflussverhinderungsmittel, und einem Schaltmittel, das zwischen der Stromversorgung und dem Transformator in Reihe geschaltet ist.
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der obigen Probleme gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue elektrische Schaltung, welche hergestellt wird, um zu ermöglichen, dass eine Spule an der Sekundärseite eines Transformators als eine Dämpfungsspule wirkt, so dass es keinen Bedarf gibt, eine separate Dämpfungsspule vorzusehen, und die Struktur eines Magnetstimulators mittels der elektrischen Schaltung zu schaffen.
Um das obige Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine elektrische Schaltung, aufweisend eine Stromversorgungseinheit; Gleichrichtungsmittel zum Gleichrichten eines Stromes von der Stromversorgungseinheit; einen Transformator, der eine Spule an einer Primärseite davon aufweist, die über das Gleichrichtungsmittel mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator, der mit einer Spule an einer Sekundärseite des Transformators verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite des Transformators korrespondiert, und welcher derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators Strom zugeführt wird, der Kondensator von der Sekundärseite des Transformators mit dem Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden davon speichert; Rückflussverhinderungsmittel, die zwischen dem Kondensator und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, um zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator gespeichert sind, an den Transformator zurückfließen, wenn der Strom zugeführt wird; eine Entladespule zum Aufnehmen der in dem Kondensator gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer Richtung von dem Kondensator zu der Entladespule fließt; Bypassmittel zum Bewirken, dass der Strom in einer Richtung von der Entladespule zu dem Kondensator fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule und dem Kondensator durch die ersten Schaltmittel und die Bypassmittel bewirken kann, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes durch den Transformator verlustigen Strom des Kondensators kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator als Stromversorgungsmittel verwendet wird und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite des Transformators fließenden Stromes verwendet wird, und wobei das zweite Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuert, der von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit derart geschaltet ist, dass der Strom in einem Rücklaufmodus zugeführt werden kann, wenn die Stromversorgungseinheit dem Kondensator Strom zuführt, und wobei das Gleichrichtungsmittel einen Rückstrom verhindert, der während der L-C-Resonanz von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit fließen kann.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung einen Magnetstimulator, wobei der Magnetstimulator eine Stromversorgungseinheit, eine Schaltungseinheit, die von der Stromversorgungseinheit mit Strom versorgt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Schaltungseinheit aufweist, wobei der Magnetstimulator ein Magnetfeld erzeugt, das zur medizinischen Behandlung benötigt wird, wobei die Schaltungseinheit Gleichrichtungsmittel zum Gleichrichten eines Stromes von der Stromversorgungseinheit; einen Transformator, der eine Spule an einer Primärseite davon aufweist, die über das Gleichrichtungsmittel mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator, der mit einer Spule an einer Sekundärseite des Transformators verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite des Transformators korrespondiert, und welcher derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators Strom zugeführt wird, der Kondensator von der Sekundärseite des Transformators mit dem Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden davon speichert; Rückflussverhinderungsmittel, die zwischen dem Kondensator und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, um zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator gespeichert sind, an den Transformator zurückfließen, wenn der Strom zugeführt wird; eine Entladespule zum Aufnehmen der in dem Kondensator gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer Richtung von dem Kondensator zu der Entladespule fließt; Bypassmittel zum Bewirken, dass der Strom in einer Richtung von der Entladespule zu dem Kondensator fließt; und zweite Schaltmittel aufweist, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule und dem Kondensator durch die ersten Schaltmittel und die Bypassmittel bewirken kann, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes durch den Transformator verlustigen Strom des Kondensators kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator als Stromversorgungsmittel verwendet wird und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite des Transformators fließenden Stromes verwendet wird, und wobei das zweite Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuert, der von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit derart geschaltet ist, dass der Strom in einem Rücklaufmodus zugeführt werden kann, wenn die Stromversorgungseinheit dem Kondensator Strom zuführt, wobei das Gleichrichtungsmittel einen Rückstrom verhindert, der während der L-C-Resonanz von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit fließen kann, und wobei, wenn durch die L-C-Resonanz ein Magnetfeld in der Entladespule erzeugt wird, das Magnetfeld in einen betroffenen Teil eines Patienten eindringt, um dadurch einen induzierten Strom in dem betroffenen Teil zu erzeugen.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine elektrische Schaltung, aufweisend eine Stromversorgungseinheit; einen Transformator, der eine Spule an einer Primärseite davon aufweist, die mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator, der mit einer Spule an einer Sekundärseite des Transformators verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite des Transformators korrespondiert, und welcher derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators Strom zugeführt wird, der Kondensator von der Sekundärseite des Transformators mit dem Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden davon speichert; Gleichrichtungs/Rückflussverhinderungsmittel, die zwischen dem Kondensator und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, um gleichzeitig dem Kondensator Gleichstrom (DC) zuzuführen und zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator gespeichert sind, an den Transformator zurückfließen, wenn der Strom zugeführt wird; eine Entladespule zum Aufnehmen der in dem Kondensator gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer Richtung von dem Kondensator zu der Entladespule fließt; Bypassmittel zum Bewirken, dass der Strom in einer Richtung von der Entladespule zu dem Kondensator fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule und dem Kondensator durch die ersten Schaltmittel und die Bypassmittel bewirken kann, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes durch den Transformator verlustigen Strom des Kondensators kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator als Stromversorgungsmittel verwendet wird und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite des Transformators fließenden Stromes verwendet wird, und wobei das zweite Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuert, der von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit derart geschaltet ist, dass der Strom in einem Rücklaufmodus zugeführt werden kann, wenn die Stromversorgungseinheit dem Kondensator Strom zuführt, und zusätzlich das zweite Schaltmittel während der L-C-Resonanz ausgeschaltet wird, um einen Rückstrom zu verhindern, der von der primärseitigen Spule des Transformators zu der Stromversorgungseinheit fließen kann, und einen Magnetstimulator, der die elektrische Schaltung verwendet.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetstimulator und eine elektrische Schaltung davon, und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Spule an der Sekundärseite eines Stromversorgungstransformators auch als eine Dämpfungsspule dient.
Daher ist der Magnetstimulator der vorliegenden Erfindung dadurch vorteilhaft, dass, da im Vergleich zu einem herkömmlichen Magnetstimulator keine separate Dämpfungsspule vorgesehen sein muss, ein Wärmeproblem oder ein Stromverlustproblem, das infolge der Spule auftritt, vermieden werden kann, und zusätzlich kann der Schaltungsteil des Stimulators vereinfacht werden, und dessen Herstellungskosten können reduziert werden.

1 ist eine Ansicht, die einen Magnetstimulator zeigt, der für ein medizinisches Instrument zur Behandlung von Harninkontinenz verwendet wird;
2 ist eine Ansicht, die einen Magnetstimulator zeigt, der als ein Gehirnstimulator verwendet wird;
3 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen Magnetstimulators;
4 und 5 sind ein Schaltbild bzw. ein Betriebs-Funktionsdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchen ein Rücklauf-Stromversorgungsmodus verwendet wird;
6 ist ein Schaltbild, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Regelung eines ersten Schaltmittels zeigt;
7 ist ein Schaltbild, das noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher eine Schaltvorrichtung anstelle einer Gleichrichtungsschaltung an der Primärseite eines Transformators einbezogen ist; und
8 ist ein Schaltbild, das noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher eine Gleichrichtungsschaltung und ein Schaltmittel an der Primärseite eines Transformators angeordnet sind.

Nun soll auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen dieselben Bezugszeichen überall in den verschiedenen Zeichnungen verwendet werden, um dieselben oder ähnliche Bauteile zu bezeichnen.
4 ist ein Schaltbild einer grundlegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Schaltbild eines Magnetstimulators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welcher hergestellt ist, um eine Dämpfungsspule mit einer Spule an der Sekundärseite eines Transformators zu integrieren, oder konstruiert ist, um zu ermöglichen, dass die Spule an der Sekundärseite des Transformators als eine Dämpfungsspule wirkt.
An der Primärseite (Np) einer Stromversorgungseinheit, das heißt, eines Transformators, der an der linken Seite der Schaltung platziert ist, sind eine Wechselspannungsquelle (Vs) zur Zuführung von Strom an ein Gesamtschaltungssystem, ein Gleichrichtungsschaltung zur Zweiweggleichrichtung oder Einweggleichrichtung von Wechselstrom, der von der Wechselstromspannungsquelle zugeführt wird, und der Transformator TS zur Zuführung von Strom zu einem Kondensator während der Umwandlung einer Spannung vorgesehen.
An der Sekundärseite (Ns) des Transformators ist ein Kondensator C zur Zuführung von Strom an eine Entladespule L₂ angeordnet, und eine Diode D₁, welche ein Beispiel eines Mittels zur Verhinderung des Rückflusses von gespeicherten Ladungen zu dem Transformator beim Zuführen von Strom zu dem Kondensator C ist, ist zwischen dem Transformator und dem Kondensator C angeordnet. Für dieses Rückflussverhinderungsmittel kann zusätzlich zu der Diode irgendeine Art von Vorrichtung verwendet werden, die zur Durchführung einer Rückflussverhinderungsfunktion geeignet ist.
An der rechten Seite des Kondensators C ist die Entladespule L₂ zum Bewirken einer L-C-Resonanz zusammen mit dem Kondensator mittels Strom und Erzeugen eines Magnetstimulationspulses durch einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (SCR) und eine Bypassdiode D₃ zum Vorsehen eines Resonanzpfades verbunden.
Der SCR wirkt als ein Schalter zum Ein/Aus-Schalten zwischen dem Kondensator und der Entladespule L₂.
Die wichtige Tatsache der Schaltung ist, dass die Spule (L₁, nachfolgend als eine Dämpfungsspule bezeichnet) und/oder ein Widerstand (R₁, nachfolgend als ein Dämpfungswiderstand bezeichnet) aus 3, welche ein Problem verursachen können, physikalisch nicht existieren. Daher hat die Schaltung dadurch einen Vorteil, dass Probleme, die von der Spule und dem Widerstand verursacht werden, nicht grundlegend auftreten, jedoch kann ein Verfahren zum Implementieren der wesentlichen Funktion der(des) herkömmlichen Spule und Widerstandes, das heißt, der Funktion zum Laden des Kondensators in L-C-Resonanz und Begrenzen von Überstrom, der durch die Primärseite eines Transformators fließt, ein Problem sein. In Bezug auf dieses Problem wird zunächst die Betriebsfunktion der Schaltung beschrieben, und das dieses lösende Verfahren wird später beschrieben.
Die Schaltung der vorliegenden Erfindung aus 4 ist derart aufgebaut, dass sie bewirkt, dass die Spule an der Sekundärseite (Ns) des Transformators eine Induktivität hat, die 10 bis 1000 mal höher als die der Entladespule L₂ ist. Dementsprechend ist die Schaltung so aufgebaut, dass der meiste Strom I3, der während des vom Zeitpunkt T2 zum Zeitpunkt T4 verlaufenden Intervalls den Knotenpunkt „a“ passiert, durch den Kondensator fließen kann und verwendet werden kann, um den Kondensator in der entgegengesetzten Polarität zu laden. Infolge dieses Aufbaus muss kein(e) herkömmliche(r) Dämpfungsspule oder Dämpfungswiderstand verwendet werden.
Ferner fließt, wie in 5 gezeigt, obwohl die beiden Spulen eine hohe Induktivitätsdifferenz zwischen ihnen haben, während des Intervalls zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T3 ein Teil von I₃ als I₁ in dem Knotenpunkt „a“. Wie oben beschrieben, kann dieser Strom I₁ an der Primärseite des Transformators eine induzierte elektromotorische Kraft, die ausreicht, um die Spannungsquelle Vs zu zerstören oder zumindest einen starken elektrischen Schlag auf die Spannungsquelle auszuüben, und einen Überstrom oder Rückstrom -I₀ erzeugen, der durch die induzierte elektromotorische Kraft verursacht wird, während er durch die Sekundärseite des Transformators fließt.
Jedoch ist in der Schaltung an der Primärseite des Transformators aus 4 die Gleichrichtungsschaltung vorgesehen, und der Strom soll nur in der Richtung von I₀ fließen, so dass der Rückstrom -I₀ nicht fließen kann, soweit kein Durchschlag oder dielektrischer Durchschlag in den die Gleichrichtungsschaltung bildenden Teilen, zum Beispiel Dioden, auftritt, um dadurch das Problem zu lösen.
Das technische Kernmerkmal der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Tatsache, dass die Ausführungsform dergestalt ist, dass sie eine Dämpfungsspule und/oder einen Dämpfungswiderstand, welche wesentliche Bauelemente beim Stand der Technik waren, aus der Magnetstimulatorschaltung ausschließt und stattdessen ermöglicht, dass die Spule an der Sekundärseite des Transformators eine Dämpfungsfunktion ausführt, und dergestalt ist, dass sie ein Gleichrichtungsmittel an der Primärseite des Transformators vorsieht, um den Strom sicher zu schützen.
Wenn die Schaltung der vorliegenden Erfindung analysiert wird, ist es als schwierig zu betrachten, dass die herkömmliche Dämpfungsspule L₁, die in der Schaltung aus 3 verwendet wird, aus der Schaltung der vorliegenden Erfindung weggelassen wird, jedoch ist es als bevorzugter zu betrachten, dass die Dämpfungsspule physikalisch mit der Spule an der Sekundärseite (Ns) des Transformators integriert wird, da die Spule an der Sekundärseite zwei Funktionen deutlich zeitlich trennt und ausführt.
Das heißt, in dem vom Zeitpunkt T4 bis T5 verlaufenden Intervall, in welchem die Stromversorgungseinheit Strom zu dem Kondensator führt, wirkt die Spule an der Sekundärseite als die Sekundärseite des Transformators zum Zuführen von Verluststrom zu dem Kondensator. Im Gegensatz dazu wirkt in dem vom Zeitpunkt T0 bis T4 verlaufenden Intervall, in welchem der Kondensator während der Entladung eine L-C-Resonanz verursacht, die Spule an der Sekundärseite deutlich nur als eine Dämpfungsspule.
Daher sind die beiden Funktionen, die auf diese Weise zeitlich getrennt sind, in einer einzigen Spule physikalisch implementiert, so dass der Magnetsimulator der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem herkömmlichen Magnetstimulator eine kompakte und effiziente Schaltung hat.
Damit die sekundärseitige Spule des Transformators zusätzlich zu der sekundärseitigen Funktion des Transformators als eine Dämpfungsspule wirkt, müssen die folgenden Bedingungen vorzugsweise erfüllt sein.
Zunächst muss die Induktivität der sekundärseitigen Spule relativ höher als die der Spule L₂ sein, wie oben beschrieben ist. Diese Definition ist erforderlich, um zu bewirken, dass die Intensität des Stromes I₁ so gering wie möglich ist, wenn der Kondensator in der entgegengesetzten Polarität entladen wird, wie oben beschrieben ist.
Als ein Beispiel des Verhältnisses der Induktivität der sekundärseitigen Spule des Transformators zu der Induktivität der Spule L₂ kann, wenn die maximal geladene Spannung eines Kondensators mit einer Kapazität von 50 µF 1000V ist und die Induktivität der Spule L₂ 100 µH ist, die sekundärseitige Spule des Transformators eine Induktivität von etwa 1mH haben, welche zehnmal jener der Spule L₂ ist.
Jedoch ist ein derartiges Induktivitätsverhältnis nur ein Beispiel zur Einschätzung der Intensität und kann in Abhängigkeit vom Zweck eines zu verwendenden Systems und der Kapazität anderer Vorrichtungen frei variiert werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass, wenn die sekundärseitige Spule des Transformators einen Kern hat, der Wert der magnetischen Sättigung des Kerns höher ist. Der Grund dafür ist, dass, wenn der Wert der magnetischen Sättigung des die Spule bildenden Kerns gering ist, ein Problem dadurch auftreten kann, dass der Kern durch den Strom I₁ gesättigt wird und der sekundärseitige Pfad des Transformators verkürzt wird, so dass die oben beschriebene Dämpfungswirkung nicht mehr auftritt.
Daher kann als Kern der sekundärseitigen Spule des Transformators ein Material mit einem Sättigungswert verwendet werden, der ausreicht, um zu verhindern, dass der Kern durch den Strom gesättigt wird, der durch die Sekundärseite des Transformators fließt, wenn der Kondensator entladen wird. Im Allgemeinen kann ein Material der Ferritreihe oder eine mehrschichtige Silizium-Stahlplatte als Kern verwendet werden.
Jedoch kann, wenn die Induktivität einer Spule selbst ausreichend hoch ist, obwohl die Spule keinen Kern hat, dieselbe Wirkung erreicht werden. Dementsprechend ist eine Ausführungsform ohne einem Kern nicht von den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen.
Die 4 und 5 sind Schaltbilder, die eine Schaltung der Stromzuführung in einem Rücklaufmodus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Wie aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist, ist die Zuführung von Strom in einem Rücklaufmodus ein Verfahren zur Schaltmodus-Stromversorgung (SMPS), welches derart betrieben wird, dass, wenn eine Stromversorgungseinheit einer Spule an der mit der Stromversorgungseinheit verbundenen Primärseite eines Transformators relativ niedrigen Strom zuführt und einen Schalter in der Mitte der Schaltung ausschaltet, um die Stromzufuhr zu unterbrechen, durch die in der primärseitigen Spule des Transformators gespeicherte Energie eine induzierte Spannung an der sekundärseitigen Spule des Transformators erzeugt wird und die induzierte Spannung dem Ausgangsanschluss der Sekundärseite des Transformators zugeführt wird. In diesem Falle wird, da die primärseitige Schaltung des Transformators bereits ausgeschaltet wurde, die gesamte Spannung, die in der sekundärseitigen Spule des Transformators induziert wird, unabhängig von der Art der Reaktanz, welche die an dem Ausgangsanschluss existierenden Vorrichtungen haben, dem Ausgangsanschluss zugeführt. Daher besteht ein Vorteil darin, dass ein bestimmter Strom stabil zugeführt werden kann.
Folglich ist der Rücklaufmodus ein Verfahren zum Implementieren einer hohen Spannung oder eines hohen Stromes an dem Ausgangsanschluss unter Verwendung relativ geringer Energie.
Die Schaltung aus 4 ist derart gestaltet, dass sie einen solchen Rücklauf-Stromversorgungsmodus implementiert, und ist derart aufgebaut, dass eine Schaltvorrichtung zwischen der Primärseite eines Transformators und einer Stromversorgungseinheit angeordnet ist. Ferner führt die Schaltvorrichtung an der Primärseite des Transformators wiederholt Ein/Aus-Vorgänge in kurzen Perioden während des oben beschriebenen Intervalls im Bereich von T5 bis T5, welches das Stromversorgungsintervall ist, derart durch, dass in dem Rücklaufmodus Strom zugeführt wird.
Mit Bezug auf 5, welche die Betriebsfunktion von 4 zeigt, um den obigen Vorgang im Detail zu beschreiben, wird, wenn der Zuführstrom I₀ der Primärseite des Transformators aus einer Mehrzahl von Pulswellen mit einer kurzen Periode in Reaktion auf die Ein/Aus-Steuerung der Schaltvorrichtung zusammengesetzt ist, der in der sekundärseitigen Spule des Transformators induzierte sekundärseitige Strom I₁ wegen dem Strom I₀ ebenfalls in der Form von Pulswellen mit derselben Periode erzeugt. Ferner werden, da der sekundärseitige Strom in einem Kondensator gespeichert wird und die Primärseite des Transformators durch die Schaltvorrichtung zu jedem Speicherzeitpunkt ausgeschaltet wird, alle Energien, die in der sekundärseitigen Spule induziert werden, nur in dem Kondensator gespeichert. Das heißt, alle Energien werden unabhängig von der Menge der in dem Kondensator gespeicherten elektrischen Ladung übertragen. Daher ist diese Ausführungsform dadurch vorteilhaft, dass der hohe Strom, der für die vorliegende Erfindung notwendig ist, unter Verwendung der Rücklaufprinzipien leicht erreicht werden kann.
6 stellt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, welche den Fall zeigt, in dem, wenn einem Kondensator durch eine Spannungsquelle in einem Modus der Schaltmodus-Stromversorgung (SMPS) Strom zugeführt wird, eine Schaltvorrichtung durch eine Schaltvorrichtungssteuerschaltung zum Empfangen der Rückführung der Spannung in dem Kondensator gesteuert wird, bis die Spannung in dem Kondensator eine geeignete Spannung Vc erreicht.
Diese Ausführungsform ist dadurch vorteilhaft, dass es möglich ist, den Strom in einem präziseren Rücklaufmodus durch Steuerung des Ein/Aus-Vorgangs einer Schaltvorrichtung in Echtzeit in Abhängigkeit von der Menge der elektrischen Ladung in dem Kondensator zuzuführen.
Die Schaltvorrichtung kann anstelle der Regelung mittels eines Timers oder Zählers gesteuert werden, jedoch muss berücksichtigt werden, dass eine solche Rückkopplungsschaltung präziser und stabiler als der Timer oder Zähler ist. Jedoch umfasst die vorliegende Erfindung als eine andere Ausführungsform auch den Fall, wo die Schaltvorrichtung anstelle der Rückkopplungsschaltung mittels eines Timers, Zählers oder einer ähnlichen Vorrichtung gesteuert wird.
Als Schaltvorrichtung, die an der Primärseite des Transformators der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, können ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT), ein intelligentes Leistungsmodul (IPM), ein abschaltbarer (GTO) Thyristor, usw. verwendet werden.
7 stellt noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, welche den Fall zeigt, in dem keine Gleichrichtungsschaltung an der Primärseite eines Transformators existiert. Die Vorgänge der übrigen Schaltungsteile sind im Wesentlichen dieselben wie jene der obigen Ausführungsformen.
Wenn keine Gleichrichtungsschaltung an der Primärseite des Transformators existiert, wird dem Transformator ein Wechselstrom zugeführt. Der Grund für die Zuführung des Wechselstroms auf diese Weise ist, dass eine gleichgerichtete Spannung immer an einen Kondensator übertragen werden kann, da eine Diode D₁ an der Sekundärseite des Transformators existiert. In diesem Falle kann die Diode D₁ als ein Gleichrichtungs/Rückflussverhinderungsmittel gestaltet werden, das an der Sekundärseite des Transformators existiert.
In dieser Ausführungsform kann der Strom entweder in einem Vorlaufmodus oder einem Rücklaufmodus zugeführt werden.
Im Falle des Vorlaufmodus führt eine Schaltvorrichtung, die mit der Primärseite des Transformators in Reihe geschaltet ist, nur die Funktion der Steuerung von Überstrom aus, der durch die Primärseite des Transformators fließen kann. Das heißt, um zu verhindern, dass ein induzierter Strom, welcher von der Sekundärseite des Transformators induziert wird und durch die Primärseite des Transformators fließen kann, eine Stromversorgungseinheit beeinflusst, wenn eine L-C-Resonanz auftritt oder der Kondensator entladen wird, wird der primärseitige Pfad des Transformators mittels der an der Primärseite des Transformators existierenden Schaltvorrichtung ausgeschaltet. Der Aus-Zustand der Schaltvorrichtung ersetzt die oben beschriebene Stromschutzfunktion mittels der Gleichrichtungsschaltung.
Im Falle der Zuführung von Strom in einem Rücklaufmodus dient die Schaltvorrichtung auch dazu, die oben beschriebene Stromversorgungseinheit an der Primärseite des Transformators zu schützen, während sie als ein Rücklaufschalter verwendet wird. Das heißt, die Schaltvorrichtung wird verwendet, um Ladungen in einem Kondensator zu speichern, während sie bei der Zuführung von Strom wiederholt ein- oder ausgeschaltet wird, und wird ausgeschaltet, um zu verhindern, dass während des Entladens des Kondensators oder der L-C-Resonanz ein Überstrom in die Stromversorgungseinheit an der Primärseite des Transformators fließt.
8 stellt noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher sowohl eine Gleichrichtungsschaltung als auch eine Schaltvorrichtung an der Primärseite eines Transformators platziert sind.
In der Schaltung aus 8 wird die Schaltvorrichtung als ein Schaltmittel zum Zuführen von Strom in einem Rücklaufmodus verwendet und führt auch die Funktion der Verhinderung eines Rückstromes aus, der durch die Primärseite des Transformators fließen kann. Daher ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtungsschaltung an der Primärseite des Transformators nur als ein Mittel zum Zuführen von Gleichstrom verwendet wird und die Funktion der Verhinderung des Flusses eines Überstromes durch die Primärseite während der L-C-Resonanz durch Ausschalten der Schaltvorrichtung durchgeführt wird.
Der Grund für den Bedarf dieser Gestaltung ist es, eine Schaltung vollständig zu unterbrechen, da ein Rückstrom, welcher während der Resonanz durch die Primärseite des Transformators fließen kann, übermäßig hoch ist, wobei es unmöglich ist, den Überstrom nur mittels der an der Primärseite gestalteten Gleichrichtungsschaltung zu verhindern, und eine Betriebsstörung auftreten kann, so dass eine Stromversorgung zerstört oder beschädigt werden kann.
Technisch versierte Fachleute, welche die technischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung verstehen, werden leicht verschiedene Schaltungen gestalten, die von den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung modifiziert sind.
Zum Beispiel kann eine Gleichrichtungsfunktion nur mittels einer einzigen Diode oder Brückenschaltung ausgeführt werden, die an der Primär- oder Sekundärseite des Transformators existiert. Daher ist die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Gleichrichtungsschaltung nicht unbedingt an der Primärseite des Transformators vorgesehen, sondern eine Gleichrichtungsschaltung, die an der Sekundärseite des Transformators existiert, kann implementiert werden. Ferner kann, selbst wenn eine Schaltvorrichtung an der Primärseite des Transformators platziert ist, der Strom in einem einfachen Vorlaufmodus oder Halbbrückenmodus zugeführt werden. In diesem Falle führt die Schaltvorrichtung nur die Funktion der Verhinderung des Flusses eines Rückstromes durch die Primärseite des Transformators aus.
Ferner können als Schaltvorrichtung und Gleichrichtungsschaltung der vorliegenden Erfindung irgendwelche wohlbekannten Vorrichtungen verwendet werden, so dass sie nicht auf die gezeigten Vorrichtungen beschränkt sind.
Ferner können anstelle des SCR andere Schaltmittel zum Durchführen der gleichen Funktion verwendet werden.

Claims

Elektrische Schaltung, aufweisend: eine Stromversorgungseinheit; Gleichrichtungsmittel zum Gleichrichten eines Stromes von der Stromversorgungseinheit; einen Transformator (TS), der eine Spule an dessen Primärseite (Np) aufweist, die über das Gleichrichtungsmittel mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator (C), der mit einer Spule an einer Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite (Np) des Transformators (TS) korrespondiert, und der derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators (TS) Strom zugeführt wird, der Kondensator (C) von der Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) mit Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden des Kondensators (C) speichert; Rückflussverhinderungsmittel (D1), die zwischen dem Kondensator (C) und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, um zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator (C) gespeichert sind, an den Transformator (TS) zurückfließen, wenn Strom zugeführt wird; eine Entladespule (L2) zum Aufnehmen der in dem Kondensator (C) gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel (SCR) zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer ersten Richtung von dem Kondensator (C) zu der Entladespule (L2) fließt; Bypassmittel (D3) zum Bewirken, dass der Strom in einer zweiten Richtung von der Entladespule (L2) zu dem Kondensator (C) fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule (L2) und dem Kondensator (C) mittels der ersten Schaltmittel (SCR) und der Bypassmittel (D3) bewirkt, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes verlustigen Strom des Kondensators (C) mittels des Transformators (TS) kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule (L2) hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator (C) als Stromversorgungsmittel wirkt und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Stromes wirkt, und wobei die zweiten Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuern, der von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit geschaltet ist, so dass der Kondensator (C) in einem Rücklaufmodus mit Strom versorgt wird, und wobei von dem Gleichrichtungsmittel das Fließen eines Rückstroms während der L-C-Resonanz von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit verhindert wird.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei von den zweiten Schaltmitteln zusammen mit dem Gleichrichtungsmittel das Fließen eines Rückstroms von der primärseitigen Spule zu der Stromversorgungseinheit verhindert wird.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Gleichrichtungsmittel unter Verwendung einer Diode zur Einweggleichrichtung und/oder einer Brückendiode zur Zweiweggleichrichtung implementiert ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) einen Kern aufweist, der einen Sättigungswert hat, der ausreicht, um zu verhindern, dass der Kern zumindest während der L-C-Resonanz durch den durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Strom magnetisch gesättigt wird.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine Induktivität hat, die 10 bis 1000 mal jener der Entladespule (L2) ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, ferner aufweisend Steuerungsmittel zum Empfangen der Rückführung einer Spannung an dem Kondensator (C), um ein Signal zu erzeugen, das erforderlich ist, um das Ein/Aus der zweiten Schaltmittel zu steuern.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die zweiten Schaltmittel einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einen Bipolartransistor oder einen Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT) oder ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) oder einen abschaltbaren (GTO) Thyristor aufweisen.
Magnetstimulator, wobei der Magnetstimulator eine Stromversorgungseinheit, eine Schaltungseinheit, die von der Stromversorgungseinheit mit Strom versorgt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Schaltungseinheit aufweist, wobei der Magnetstimulator ein Magnetfeld erzeugt, das zur medizinischen Behandlung benötigt wird, wobei die Schaltungseinheit aufweist: Gleichrichtungsmittel zum Gleichrichten eines Stromes von der Stromversorgungseinheit; einen Transformator (TS), der eine Spule an dessen Primärseite (Np) aufweist, die über das Gleichrichtungsmittel mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator (C), der mit einer Spule an einer Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite (Np) des Transformators (TS) korrespondiert, und der derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators (TS) Strom zugeführt wird, der Kondensator (C) von der Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) mit Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden des Kondensators speichert; Rückflussverhinderungsmittel (D1), die zwischen dem Kondensator (C) und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, um zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator (C) gespeichert sind, an den Transformator (TS) zurückfließen, wenn Strom zugeführt wird; eine Entladespule (L2) zum Aufnehmen der in dem Kondensator (C) gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel (SCR) zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer ersten Richtung von dem Kondensator (C) zu der Entladespule (L2) fließt; Bypassmittel (D3) zum Bewirken, dass der Strom in einer zweiten Richtung von der Entladespule (L2) zu dem Kondensator (C) fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule (L2) und dem Kondensator (C) mittels der ersten Schaltmittel (SCR) und der Bypassmittel (D3) bewirkt, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes verlustigen Strom des Kondensators (C) mittels des Transformators (TS) kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule (L2) hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator (C) als Stromversorgungsmittel wirkt und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Stromes wirkt, und wobei die zweiten Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuern, der von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit geschaltet ist, so dass der Kondensator (C) in einem Rücklaufmodus mit Strom versorgt wird, wobei von dem Gleichrichtungsmittel das Fließen eines Rückstroms während der L-C-Resonanz von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit verhindert wird, und wobei, wenn durch die L-C-Resonanz ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt wird, das Magnetfeld in einen betroffenen Teil eines Patienten eindringt, um dadurch einen induzierten Strom in dem betroffenen Teil zu erzeugen.
Magnetstimulator nach Anspruch 8, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) einen Kern aufweist, der einen Sättigungswert hat, der ausreicht, um zu verhindern, dass der Kern zumindest während der L-C-Resonanz durch den durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Strom magnetisch gesättigt wird.
Magnetstimulator nach Anspruch 8, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine Induktivität hat, die 10 bis 1000 mal jener der Entladespule (L2) ist.
Magnetstimulator nach Anspruch 8, wobei das Gleichrichtungsmittel unter Verwendung einer Diode zur Einweggleichrichtung und/oder einer Brückendiode zur Zweiweggleichrichtung implementiert ist.
Magnetstimulator nach Anspruch 8, ferner aufweisend Steuerungsmittel zum Empfangen der Rückführung einer Spannung an dem Kondensator (C), um ein Signal zu erzeugen, das erforderlich ist, um das Ein/Aus der zweiten Schaltmittel zu steuern.
Magnetstimulator nach Anspruch 8, wobei die zweiten Schaltmittel einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einen Bipolartransistor oder einen Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT) oder ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) oder einen abschaltbaren (GTO) Thyristor aufweisen.
Elektrische Schaltung, aufweisend: eine Stromversorgungseinheit; einen Transformator (TS), der eine Spule an dessen Primärseite (Np) aufweist, die mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator (C), der mit einer Spule an einer Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite (Np) des Transformators (TS) korrespondiert, und der derart betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators (TS) Strom zugeführt wird, der Kondensator (C) von der Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) mit Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden des Kondensators (C) speichert; Gleichrichtungs/Rückflussverhinderungsmittel (D1), die zwischen dem Kondensator (C) und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, um gleichzeitig dem Kondensator (C) Gleichstrom (DC) zuzuführen und zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator (C) gespeichert sind, an den Transformator (TS) zurückfließen, wenn Strom zugeführt wird; eine Entladespule (L2) zum Aufnehmen der in dem Kondensator (C) gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel (SCR) zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer ersten Richtung von dem Kondensator (C) zu der Entladespule (L2) fließt; Bypassmittel (D3) zum Bewirken, dass der Strom in einer zweiten Richtung von der Entladespule (L2) zu dem Kondensator (C) fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule (L2) und dem Kondensator (C) mittels der ersten Schaltmittel (SCR) und der Bypassmittel (D3) bewirkt, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes verlustigen Strom des Kondensators (C) mittels des Transformators (TS) kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule (L2) hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator (C) als Stromversorgungsmittel wirkt und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Stromes wirkt, und wobei die zweiten Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuern, der von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit geschaltet ist, so dass der Kondensator (C) in einem Rücklaufmodus mit Strom versorgt wird, und zusätzlich die zweiten Schaltmittel während der L-C-Resonanz ausgeschaltet sind, um das Fließen eines Rückstroms von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit zu verhindern.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 14, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) einen Kern aufweist, der einen Sättigungswert hat, der ausreicht, um zu verhindern, dass der Kern zumindest während der L-C-Resonanz durch den durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Strom magnetisch gesättigt wird.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 14, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine Induktivität hat, die 10 bis 1000 mal jener der Entladespule (L2) ist.
Magnetstimulator, wobei der Magnetstimulator eine Stromversorgungseinheit, eine Schaltungseinheit, die von der Stromversorgungseinheit mit Strom versorgt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Schaltungseinheit aufweist, wobei der Magnetstimulator ein Magnetfeld erzeugt, das zur medizinischen Behandlung benötigt wird, wobei die Schaltungseinheit aufweist: einen Transformator (TS), der eine Spule an dessen Primärseite (Np) aufweist, die mit der Stromversorgungseinheit verbunden ist; einen Kondensator (C), der mit einer Spule an einer Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) verbunden ist, die mit der Spule an der Primärseite (Np) des Transformators (TS) korrespondiert, und der derart, betrieben wird, dass, wenn von der Stromversorgungseinheit über die primärseitige Spule des Transformators (TS) Strom zugeführt wird, der Kondensator (C) von der Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) mit Strom versorgt wird und Ladungen an beiden Enden des Kondensators (C) speichert; Gleichrichtungs/Rückflussverhinderungsmittel (D1), die zwischen dem Kondensator (C) und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, um gleichzeitig dem Kondensator (C) Gleichstrom (DC) zuzuführen und zu verhindern, dass Ladungen, die in dem Kondensator (C) gespeichert sind, an den Transformator (TS) zurückfließen, wenn Strom zugeführt wird; eine Entladespule (L2) zum Aufnehmen der in dem Kondensator (C) gespeicherten Ladungen als Entladestrom und Bilden eines Magnetfeldes; erste Schaltmittel (SCR) zum Ein- oder Ausschalten des Flusses des Entladestroms, der in einer ersten Richtung von dem Kondensator (C) zu der Entladespule (L2) fließt; Bypassmittel (D3) zum Bewirken, dass der Strom in einer zweiten Richtung von der Entladespule (L2) zu dem Kondensator (C) fließt; und zweite Schaltmittel, die zwischen der Stromversorgungseinheit und dem Transformator (TS) mit diesen in Reihe geschaltet sind, wobei der Entladestrom eine L-C-Resonanz zwischen der Entladespule (L2) und dem Kondensator (C) mittels der ersten Schaltmittel (SCR) und der Bypassmittel (D3) bewirkt, wobei, wenn der Entladestrom ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt, während die L-C-Resonanz bewirkt wird, die Stromversorgungseinheit den infolge der Erzeugung des Magnetfeldes verlustigen Strom des Kondensators (C) mittels des Transformators (TS) kompensiert, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine relativ höhere Induktivität als die der Entladespule (L2) hat und während der Zuführung von Strom an den Kondensator (C) als Stromversorgungsmittel wirkt und während der L-C-Resonanz als eine Dämpfungsspule zum Abschwächen des durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Stromes wirkt, wobei die zweiten Schaltmittel das Ein/Aus eines Pfades steuern, der von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit geschaltet ist, so dass der Kondensator (C) in einem Rücklaufmodus mit Strom versorgt wird, und zusätzlich die zweiten Schaltmittel während der L-C-Resonanz ausgeschaltet sind, um das Fließen eines Rückstroms von der primärseitigen Spule des Transformators (TS) zu der Stromversorgungseinheit zu verhindern, und wobei, wenn durch die L-C-Resonanz ein Magnetfeld in der Entladespule (L2) erzeugt wird, das Magnetfeld in einen betroffenen Teil eines Patienten eindringt, um dadurch einen induzierten Strom in dem betroffenen Teil zu erzeugen.
Magnetstimulator nach Anspruch 17, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) einen Kern aufweist, der einen Sättigungswert hat, der ausreicht, um zu verhindern, dass der Kern zumindest während der L-C-Resonanz durch den durch die Sekundärseite (Ns) des Transformators (TS) fließenden Strom magnetisch gesättigt wird.
Magnetstimulator nach Anspruch 17, wobei die sekundärseitige Spule des Transformators (TS) eine Induktivität hat, die 10 bis 1000 mal jener der Entladespule (L2) ist.