DE1942442C3 - Automatische Temperatur-Regeleinrichtung einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung - Google Patents

Description

170 ist ein

stände angeschlossenen Kondensator (C₁) auf- ^j^ ^ ^^ ^

Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ^W Tiefkühikost aufgetaut undJ nach ihrem Auftauen

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Temperatur-Regeleinrichtung einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung, insbesondere eines für Zerebraloperationen geeigneten Heizstiftes, mit einem Hochfrequenz-Oszillator, der mit einer HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung verbunden ist, und mit einem die Temperatur des durch Hochfrequenzstrahlung erwärmten Materials überwachenden Temperaturfühler

Eine solche z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 048 373 bekannte automatische Temperatur-Regeleinrichtung mißt mit Hilfe des Temperaturfühlers die jeweils durch die Hochfrequenzstrahlung erreichte SS3e£S2S

zu behandelnden Gutes zweckmäßig eme größere Wellenlänge benutzt als für das Kochen und Braten des zu behandelnden Gutes. Der bekannte Hoch-

frequenz-Strahlungsherd benutzt daher einen ersten Hochfrequenz-Generator mit emer relativ großen Wellenlänge und einen zwe.ten HoAtoj«««^ rator mit einer relativ kürzeren We 1 en angebe dem

bekannten Hochfrequenz-Herd ,st nunl ein die jeweilige Temperatur des zu behandelnden Gutes abtastender Temperaturfühler vorgesehen der elek-Irisch in einer Brückenschaltung geschaltet ist Die Brückenschaltung ist dabei so abgeglichen, daß die

Brückenspannung nach Erreichen einer Temperatur von etwa 30° C, also nach dem sicheren und vollständigen Auftauen des jeweils zu behandelnden Gutes, ansteigt. Die Brückenspannung wird mit Hilfe

3 * 4

eines Gleichspannungsverstärkers verstärkt, dessen Bei dieser bekannten Temperatur-Regeleinrichtunj

Ausgangssignal ein Relais erregt, dessen Umschalt- findet eine Temperatur-Rückkopplung unmittelba

kontakt die beiden unterschiedlichen Hochfrequenz- über den die auf einer bestimmten Temperatur zi

Generatoren mit einer Speisespannungsquelle ver- haltenden Bauelemente Cragenden Metallblock statt

bindet. Bei Einschaltung des bekannten Hochfre- 5 wodurch die jeweils gewünschte Temperatur inner

quenz-Herdes arbeitet dieser grundsätzlich beim im halb eines sehr kleinen Toleranzbereiches aufrecht

Ruhestand empfindlichen Relais nur mit dem ersten zuerhalten ist Diese bekannte Schaltung ist gerad«

Hochfrequenz-Generator, der eine relativ lange infolge dieser Temperatur-Rückkopplung jedoch füi

Wellenlänge zum Auftauen des jeweils zu behandeln- eine Temperatur-Regelung bei mit Hochfrequenz-

den Gstes abgibL Erreicht das zu behandelnde Gut ι ο Strahlung arbeitenden Heizvorrichtungen Dicht ge

eine Temperatur von etwa 30° C, so steigt die Briik- eignet.

kenspannung so weit an, daß die Ausgangsspannung Aufgabe der Erfindung ist es, eine für Hochdes Verstärkers zur Erregung des Relais ausreicht. frequenz-Heizvorrichtungen geeignete automatische Das Relais schaltet daher den ersten Hochfrequenz- Temperatur-Regeleinrichtung zu schaffen, die bei Generator ab und den zweiten Hochfrequenz-Gene- 15 einfachem Schaltungsaufbau die Regelung der Temrator ein, Su daß jetzt ü^3 zu behandelnde Gut mit peratur eines Verbrauchers bzw. einer Belastung einer relativ kürzeren Wellenlänge weiter erhitzt und innerhalb enger Grenzen unabhängig von Impedanzdamit gekocht oder gebraten wire¹. Diese bei dem Schwankungen, Unterschieden der Wärmekapazität bekannten Hochfrequenz-Herd benutzte Schaltung und sonstigen Störungseinflüssen am Verbraucher dient also lediglich zur Umschaltung zweier Hoch- 20 bzw. der Belastung ermöglicht, wobei gegenüber den frequenz-Generatoren bei Erreichen einer bestimm- bisher bekannten Regelungseinrichtungen ein erhebten Temperatur, jedoch nicht zu einer Temperatur- lieh kleinerer Proportionalbereich erzielt werden soll, Regelung des jeweils mit Hochfrequenz-Strahlung zu so daß Regelabweichungen, Pendelungen um den behandelnden Gutes. Sollwert und Übersteuerungen weitestgehend ver-

Aus der USA.-Patentschrift 3 197 616 ist eine »5 mieden bzw. auf ein Minimum herabgesetzt werden. Temperatur-Regeleinrichtung mit einem Differenz- Diese neue Regelungseinrichtung soll dabei derart verstärker bekannt, dessen beide Eingänge mit der ausgebildet sein, daß zur Steuerung und Regelung Brückendiagonale einer mehrere Temperaturfühler an Hochfrequenz-Heizvorrichtungen für Zerebralenthaltenden Brückenschaltung verbunden ist, der operationen die zur Verfestigung erkrankter Zellen also die Brückenspannung der Brückenschaltung ver- 30 notwendige Temperatur auch langsam angelaufen stärkt. Diese bekannte Schaltung dient zum schnellen und nach ihrem Erreichen vollständig automatisch Erreichen und anschließenden Konstanthalten einer konstant gehalten werden kann,
bestimmten Temperatur einer temperaturempfind- Ausgehend von einer Regeleinrichtung der einliche elektronische Bauelemente enthaltenden Schal- gangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der tungsanordnung. Die jeweils auf einer bestimmten 35 Erfindung dadurch gelöst, daß der Temperaturfühler möglichst konstanten Temperatur zu haltenden elek- sowie ein Temperatur-Stellkreis mit je einem Spantronischen Bauelemente sind in einem wärmeisolier- nungsausgang in an sich bekannter Weise an eine tem Gehäuse angeordnet, das mit Hilfe einer Heiz- Vergleichschaltung angeschlossen sind, deren Ausvorrichtung beheizt werden kann. Die bekannte gangsspannung mittels eines Gleichspannungsverstär-Temperatur-Regeleinrichtung benutzt nun mehrere 40 kers verstärkbar und der HF-Ausgangsspannungs-Temperaturfühler, die einmal die Innentemperatur Steuerschaltung zuführbar ist, die den Ausgang des des Gehäuses messen. Je größer die Temperatur- Hochfrequenz-Oszillators proportional zu der Ausdifferenz zwischen Innen- und Außentemperatur ist, gangsspannung der Vergleichsschaltung steuert und um so größer ist das von der Brückenschaltung ab- einen Leistungsverstärker mit einer Elektrode der gegebene Fehlersignal und um so stärker wird das 45 Heizvorrichtung verbunden ist, und daß der Tempedie elektronischen Bauelemente enthaltende Gehäuse ratur-Stellkreis eine Schaltung mit einer Zeitkonbeheizt. Andererseits wird selbstverständlich die stante aufweist, mit der die Ausgangsspannung des Innentemperatur des Gehäuses mit einem durch eine Temperatur-Stellkreises entsprechend der Lade-Sollspannung vorgegebenen Sollwert verglichen und charakteristik eines Kondensators allmählich verder Heizstrom so geregelt, daß der Sollwert nicht 50 größerbar ist.

überschritten wird. Diese bekannte Regeleinrichtung Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der hat insbesondere den Vorteil, daß nach Einschaltung Temperatur-Regeleinrichtung mit einer HF-Ausder Regeleinrichtung die Solltemperatur vom Ruhe- gangsspannungs-Steuerschaltung, die das vom Hochzustand aus möglichst schnell erreicht wird. frequenz-Oszillator abgegebene Ausgangssignal steu-

Aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1966, Heft 4, 55 ert, bevor es an den Eingang eines die eigentliche

S. 107 und 108, ist eine ähnliche Temperatur-Regel- Hochfrequenzleistung erzeugenden Leistungsverstär-

einrichtung für Halbleiterschaltungen bekannt, wobei kers gegeben wird, ist mit Hilfe der für sich bekann-

die auf einer bestimmten Temperatur zu haltenden ten und vorzugsweise elektronisch ausgeführten Ver-

Halbleiterschaltungen auf einem Metallblock mon- gleichsschaltung eine bei derartigen Heizvorrichtun-

tiert sind, der von einer Heizspirale beheizt wird und 60 gen bisher nicht gekannte feinfühlige Regelung

mit einem als Temperaturfühler wirkenden tempe- möglich.

raturabhängigen Widerstand bestückt ist. Der jewei- Der Temperaturstellkreis weist eine Schaltung mit lige Widerstandswert des Temperaturfühlers wird mit einer Zeitkonstante auf, mit der die Ausgangsspaneinem den Sollwert vorgebenden Widerstandswert nung entsprechend der Ladecharakteristik eines verglichen und die sich durch den Widerstandsver- 65 Kondensators allmählich vergrößerbar ist. Diese begleich ergebende Spannung mit Hilfe mehrerer Tran- sondere Ausbildung des Temperaturstellkreises ist bei sistoren verstärkt und aus dieser ein bestimmter einer bevorzugten Anwendung der erfindungsgemä-Heizstrom zur Speisung der Heizspirale abgeleitet. Ben Regeleinrichtung in Verbindung mit bei Zerebral-

operationen benutzten Hochfrequenz-Heizvorrichtun- als frequenzstabiler Sinusoszillator wirkt. Ein Hochgen von besonderem Vorteil, da mit ihr bei einer frequenz-Ausgangsspannungs-SteuerkreisBmiteinem Einschaltung der Hochfrequenz-Heizvorrichtung die Transistor T₂, der durch einen Abstimmkreis für die von ihr abgegebene Hochfrequenzleistung langsam Sinuswellen der Colpitts-Schaltung A belastet ist, gesteigert werden kann. So wird bei einer Regelein- 5 kann seine Ausgangsspannung innerhalb der Grenrichtung ohne einen derart ausgebildeten Temperatur- zen von 0 bis 6 V ändern, indem die dem Kollektor stellkreis bei Einschaltung der Hochfrequenz-Heiz- des Transistors T₂ zugeführte Spannung innerhalb vorrichtung infolge der bei Beginn der Behandlung des Bereichs von 0 bis 20 V geändert wird. Da der sehr geringen Temperatur die Heizvorrichtung ihre Basissteuerstrom des Transistors T₂ zu seiner Basis maximale Hochfrequenzleistung abgeben, um den io von der Speisequelle für den Kollektor über einen vorgegebenen Sollwert möglichst schnell zu erreichen. hohen Widerstand fließt, ändert sich dieser Strom Gerade bei der medizinischen Anwendung von gleichzeitig mit einer Änderung der Kollektorspan-j Hochfrequenzstrahlung muß diese jedoch leistungs- nung. Erfährt daher der Basisstrom eine Änderung, mäßig dosiert abgegeben werden, um keine un- die der Änderung der dem Kollektor zugeführten erwünschten Beschädigungen oder gar Zerstörungen »s Spannung entspricht, so kann der Signalstrom im von Zellgewebe auftreten zu lassen. wesentlichen linear ohne Verzerrungen \ erändert

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Er- werden.

findung weist die HF-Ausgangsspanungs-Steuer- Ein Hochfrequenz-Gegentakt-Leistungsverstärker C

schaltung einen Transistor, dessen Basis mit dem weist zwei Transistoren T₃ und T₄ auf. An jeder Ba-

Ausgang des Hochfrequenz-Oszillators verbunden xo sis der Transistoren T_s und T₄ ist ein Eingang ange-

ist, einen Ausgangsübertrager, der mit dem Tran- schlossen, wobei zwischen den Eingangssignalen eine

sistor und dem Ausgang des Gleichspannungsver- Phasendifferenz von 180° besteht. Das verstärkte

stärkers verbunden ist, zwei in Serie zwischen der Ausgangssignal wird an einen Abstimmkreis oder an

Basis des Transistors und dem Verbindungspunkt einen Oszillator-Schwingkreis abgegeben Am Aus-

zwischen Übertrager und Gleichspannungsverstärker 25 gang des Gegentaktverstärkers C ist ein Hochfregeschaltete Widerstände und einen am Verbindungsbeiden Widerstände angeschlossenen Kon-

luf. D

Schaltung der HF-Ausgangsspannungs- mit

Steuerschaltung ermöglicht eine besonders schnelle 30 hier

und sehr genau einstellbare Spannungssteuerung der brücke, die

von dem Hochfrequenz-Oszillator zugeführten Hoch- veisehen ist, die einen

frequenzspannung, die, in ihrer Amplitude entspre- zienten haben. Eine Widerstamfcanderara

chend des von der Vergleichsschaltung abgegebenen mistorbrücke auf Grund einer TemperaUiränderung

Stellwertes gesteuert, an den Leistungsverstärker ab- 35 wird in eine Spannungsänderung umgewandelt und

gegeben wird. durch ein Meßinstrument Af. des Anzeigegerätes D

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine angezeigt. Das Zähl- bzw. Instrumentenreiais des

NF-Spannungssteuerschaltung vorgesehen, die zwi- letzteren schaltet, wenn die Temperatur einen vorbe-

schen die HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung stimmten Wert erreicht.

und den Gleichspanungsverstärker geschaltet ist. Mit 40 Ein Temperatur-Stellkreis F ist nach einem ProHilfe dieser im Prinzip als Differenzverstärker aus- gramm einstellbar. Er umfaßt eine Emitterfolgergebildeten zusätzlichen Spannungssteuerschaltung, schaltung mit einem Transistor r_s. Sobald er eingedie im Gegensatz zu der HF-Ausgangsspannungs- schaltet wird, wird ein Kondensator C, über einen Steuerschaltung eine niederfrequente bzw. Gleich- Widerstand A₁ auf eine gegenüber deV Kollektorspannung steuert, ist ein einfacher Abgleich der von 45 spannung E₁ des Transistors T_K ausreichend hohe der Vergleichsschaltung kommenden und über den Spannung aufgeladen. Die Spannung zwischen den Gleichspannungsverstärker verstärkten Differenz- beiden Anschlüssen des Kondensators C₁ steigt gespannung, die der Differenz zwischen Sollwert und maß der in Fig. 3 gezeigten Ladekurve an? und jeweiligem Istwert entspricht, in sehr einfacher Weise auch die Spannung an der Emitterklemme des Tranmöglich, ohne daß in den den SoBwert angebenden 50 " ~
Temperaturstellkreis eingegriffen werden muß.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispieie näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ertmdungsgemä- 55 Ben automatischenTemperatur-Regelnngse^nrichtung,

der -

* «nsteffiMr geteffi. Der Ladekrave des Konden-

Fig. 3 em Diagramm eines elektrischen Vorgangs in der Regelang^aricttang nach Fig. 1 nndf^ 60

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer abgewandelten R.-E,

Ausführongsform der Erfindung and ———

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh- R* +R₉+R₄

^ im folgenden an ₆

Hand der Fig. 1 bis 3 erlärtert. Darin bezeidmet A W STlSiJ^

eiae CohÄteOszfflator-Schaitang in Form eines gebende 5&Ί?ί£%ΐ^**" J⁶^f"¹ T

Hochfrecraenzkreises mit ememTransistOT F₁, der «SelSr Änderung des Widerstands

Ein Differentialverstärker G, der einen Komparator eingestellt werden soll, ist zweckmäßig auch der Ein- und einen Gleichspannungsverstärker enthält, weist gang zur NF-Spannungssteuerschaltung H ein Diffeeinen Transistor T₆ mit einem Basisanschluß α auf, rentialeingang. Dies bedeutet, daß der Abgleich der der mit dem Ausgang der Thermistorbrücke E ver- Schaltung dadurch aufrechterhalten wird, daß ein bunden ist, sowie einen weiteren Transistor Γ. mit 5 Signal von der Ausgangsklemme c des Differentialeinem Basisanschluß b, der mit dem Ausgang des Verstärkers G der einen Eingangsquelle zugeführt Temperatur-Stellkreises F in Verbindung steht. Am wird und am anderen Eingang ein veränderlicher Ausgang c des Differentialverstärkers G kann eine Widerstand KA₁ vorgesehen ist (Fig. 2). Wenn sich Spannung abgenommen werden, welche der verstärk- die Kollektorspannung des Transistors T₂ in der HF-ten Differenzspannung der Eingänge a, b entspricht, to Ausgangsspannungs-Steuerschaltung B verändert, er-Die Schaltung G wirkt also wie ein Komparator, dem fährt auch der Eingang zum Gegentaktverstärker C ein Gleichspannungsverstärker nachgeschaltet ist. Die eine entsprechende Änderung, und infolgedessen än-Phase dieser Ausgangsspannung ist derjenigen des dert sich auch sein Ausgangssignal. Dadurch wird Eingangs α entgegengerichtet und entspricht der des die dem Heizstift J zugeführte Hochfrequenzleistung Eingangs b. »5 geändert:, was wiederum zu einer Änderung der Tem-

Eine ebenfalls nach dem Differenzprinzip arbei- peratur am vorderen Ende der durch diese Leistung tende NF-Spannungssteuerschaltung H verändert ihre erwärmten Spitze des Heizstiftes führt. Die Änderung Ausgangsspannung gemäß dem Signal, daß sie vom der Temperatur am vorderen Ende des Heizstiftes J Differentialverstärker G erhält. Diese Schaltung ist wird durch den Thermistor A abgetastet, so daß von unabhängig vom Eingangssignal auf ein bestimmtes ao dem programmierten Temperatur-Stellkreis F vor-Ausgangssignil abgleichbar, indem die Basisspannung gegebent: Temperatur automatisch und mit der ebeneines Transistor T_s der NF-Spannungssteuerschal- falls im Temperatur-Stellkreis vorgegebenen Getung H verändert wird, ohne daß Spannungsänderun- schwindigkeit angesteuert wird,
gen der die Schaltung speisenden Spannungsquelle So wird z. B. das Ausgangssignal des Temperatureinen Einfluß haben. Eine Spannungsquclle / ist zur »5 Stellkreises F durch Aufladung des Kondensators C₁ Speisung des Hochfrequenz-Leistungsverstärkers vor- über den Widerstand R₁ auf eine gegenüber der Kolgesehen; diese Anordnung ist nur in Fig. 1, nicht lektrospannung größere Spannung erreicht. Wie in aber in Fi g. 2 dargestellt. An der Spannungsquelle Fi g. 3 gezeigt, ist die Aufladecharakteristik des Konist ein Schalter S₁ vorgesehen. densators durch einen ersten, allmählich ansteigenden

Ein Heizstift J weist ein Rohr auf, das an seinem 30 Kurventril und einen horizontalen linearen Anteil freien vorderen Ende verschlossen ist und im Inneren gegeben. Die Zeitkonstante für den ansteigenden einen Thermistor K enthält, der gegen das Rohr Kurventcll wird ausreichend groß gegenüber der Regelisoliert ist. Der Thermistor K wandelt die Temperatur zeit des Regelkreises gemacht, so daß die Temperatur am vorderen Ende des Heizstiftes / über seinen elek- an der Spitze des Heizstiftes sicher innerhalb des trischen Widerstand in eine Spannung um, die durch 35 Toleranzbereichs des Reglers bleibt. Die Regeleindas Anzeigeinstrument M₃ des Temperatur-Anzeige- richtung vermeidet daher eine Falscheinstellung, ein gerätes D angezeigt wird. Mit L ist ein Verbraucher Überschreiten und auch ein nicht ausreichendes bzw. eine Belastung bezeichnet, der bzw. die durch eine Nachfolgen des Istwerts an den Sollwert, so daß ein Hochfrequenz-Heizvorrichtung erwärmt werden soll. sehr schmaler Bereich eingehalten wird, innerhalb

Im folgenden wird die Wirkungsweise einer erfin- 40 dem der Istwert um den Sollwert pendelt,
dungsgemäßen automatischen Temperatur-Regelein- In F i g. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform

richtung erläutert. Fließt ein Hochfrequenzstrom über der Erfindung dargestellt, die als automatische Temdie Oszillatorschaltung A, den Amplituden-Steuer- peratur-Regeleinrichtung für Zerebraloperationen kreis B, den Leistungs-Gegentaktverstärker C, den durch H ochfrequenzwärme-Verfestigung ausgebildet Heizstift J, den Verbraucher L und Masse, so ent- 45 ist. An «iinem Hochfrequenz-Oszillator 41 ist eine steht im vorderen Ende des Heizstiftes / Joulesche HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 42 ange-Wärme. Diese Wärme bzw. ihre Temperaturänderung schlossen. Ein Leistungsverstärker 43 ist an seinem wird durch den Thermistor K abgetastet und mittels Ausgang mit einer Elekirodenspitze 44' eines Heizder Thermistorbrücke E in eine elektrische Spannung Stiftes 44 verbunden. Im Inneren der Elektrodenumgewandelt, am die entsprechende Eingangsspan- 50 spitze 44' befindet sich ein Temperaturfühler 45, der nung für den Difierentialverstärker G zu erzeugen, ein Thermoelement umfaßt. Ein Temperatur-SteU-der die Eingänge α und b hat. Der eine Eingang α kreis ist mit 46 bezeichnet. Die SpanBungsansgänge ist an die Thermistorbrücke E angeschlossen, wäh- sowohl des Temperaturfühlers 45 als auch des Temrend mit dem zweiten Eingang b der programmiert peratur-Steükreises 46 sind mit einer VergieichseinsteHbare Temperaiur-SteUkreis F verbanden ist 55 schaltung 47 verbunden, in der die beiden Spannun-Die Differenz der von den Schaltkreisen E und F gen miteinander verglichen werden. Die in der Vererhaltenen Signale wird durch den Dißerentialver- gleichssclialtung 46 erhaltene Vergleichs- oder DiSestärker G verstärkt und an seinen Aasgang c abge- renzspannung wird in einem daran angeschlossenen geben. Ist das am Eingange auftretende Signal größer Gteichspjinnungsverstärker 48 verstärkt. Letzterer ist als dasjenige am anderen Eingang b, so wird das am 60 mit einer Rückkopplungsschaltung 49 versehen and Ausgang c auftretende Signal negativ. Ist umgekehrt an seinem Ausgang mit der HF-Ausgangsspannungsdas erste Signa! kleiner als dasjenige am Eingang b, Steuerschaltung 42 verbunden,
so ist das Ausgangssigna} positiv. Nun ändert sich die Bei der Ausführungsform gemäß Fi g. 4 wird im

Koiiektorspannuog des Transistors 7"_a in der HF- Hochfrequenz-Oszillator 41 eine Spannung erzeugt, Äusgangsspannungs-Steuersdialömg 8 infolge eines 65 deren Frequenz beispielsweise 300 kHz beträgt und Signals, das vom Negativen ins Positive übergeht, die nach entsprechender Steuerung dusch die HF-von NuQ auf einen positiven Wert. Weil die Ein- Ausgangsspannungs-SteBerschalöiag 42 dem Ldgangsspannung fiir den Leistungsverstärker G damit stungsverstärker 43 zugeführt ward. Von dort aus

9 10

gelangt die Hochfrequenzspannung durch die Elek- Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung weist trode 44' des Heizstiftes 44 zu einer kranken Stelle daher nicht die verschiedenen Nachteile der her- bzw. Zelle Aa. Die durch die zugeführte Hochfre- kömmlichen, mit einer Zweipunktregelung arbeitenquenzleistung erzeugte Jöulesche Wärme wird durch den Vorrichtung auf, zeigt also auch keine Regeiden Temperaturfühler 45 genau abgetastet und der 5 abweichungen, Übersteuerungen und Pendelerschei-Vergleichsschaltung 47 als eine entsprechende Span- nungen um den Sollwert. Die erfindungsgemäße nung zugeführt. Letztere erhält andererseits eine Regelungseinrichtung läßt sich daher sehr bequem Spannung, die proportional einer vorgegebenen, in handhaben und ermöglicht außerdem eine vollständig dem Temperatur-Stellkreis 46 eingestellten Dauer- automatische Steuerung der Temperatur sowohl für temperatur ist. Die beiden Spannungen werden mit- io eine einstweilige als auch für eine dauernde Vereinander verglichen und die Differenzspannung über festigung. Bei Benutzung einer erfindungsgemäßen den Ausgang dem Gleichspannungsverstärker 48 zu- Regelungseinrichtung kann sich der Arzt ganz kongeführt. Die darin verstärkte Gleichspannung wirkt auf zentriert der Operation widmen, weil, abgesehen vom die HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 42, so Einstellen der vorgegebenen Temperatur und vom daß das im Oszillator 41 erzeugte Hochfrequenzsignal 15 Einschalten des Gerätes, keinerlei weitere Bedienung entsprechend gesteuert wird und die Ausgangsleistung erforderlich ist.

des Leistungsverstärkers 43 proportional dem Aus- Noch eine andere Ausführungsform einer erfin-

gangssignal des Gleichspannungsverstärkers 48 zu dungsgemäßen Regelungseinrichtung wird im folgen-

bzw. abnimmt. den an Hand von F i g. 5 erläutert. Dabei ist ein

Infolge der beschriebenen Arbeitsweise ist die 20 Hochfrequenz-Oszillator 51 vorgesehen, der eine HF-durch die Vergleichsschaltung 47 erzeugte Differenz- Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 52 besonderer spannung im Zeitpunkt unmittelbar nach Einführen Art beaufschlagt. Ein Leistungsverstärker 53 ist über des Heizstiftes 44 in die kranke Stelle Aa groß und einen Ausgangsübertrager 64 an den von der HF-demgemäß die Spannung, die der HF-Ausgangsspan- Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 52 gesteuerten nun^s-Steuerschaltung 42 vom Gleichspannungsver- 25 Hochfrequenz-Oszillator 51 angeschlossen. Der Ausstärker 48 zugeführt wird, hoch. Proportional dieser gang des Leistungsverstärkers 53 ist an die Elektro-Spannung wird auch das Ausgangssignal des Hoch- denspitie 54' eines Heizstiftes 54 geführt. Innerhalb frequenz-Oszillators 41 groß, und auch amLeistungs- der Elektrode 54' befindet sich ein Temperaturfühler verstärker 43 tritt ein entsprechend großes Ausgangs- 55, der aus einem Thermoelement besteht, dessen signal auf. Die Größe der elektrischen Hochfrequenz- 30 Ausgang zu einer andererseits von einem Temperaturleistung, die der kranken Stelle Aa mittels der Elek- Stellkreis 60 beaufschlagten Vergleichsschaltung 59 trode 44' zugeführt wird, ist entsprechend hoch, so führt. In letzterer werden die vom Temperaturfühler daß die Temperatur an der Heizstelle verhältnismäßig 55 und vom Temperatur-Stellkreis 60 abgegebenen rasch ansteigt. In dem Maße, in welchem die Tem- Spannungen miteinander verglichen. An die Verperatur sich einem vorgegebenen Wert annähert, 35 gleichsschaltung 59 ist ein Gleichspannungsverstärker steigt jedoch auch die Spannung am Temperatur- 58 angeschlossen, der die von letzterer abgegebene fühler 45. Infolgedessen sinkt die in der Vergleichs- Spannungsdifferenz verstärkt. Der im Verstärker 58 schaltung 47 gewonnene Differenzspannung, so daß verstärkte Gleichstrom gelangt zu einer NF-Spandie zur HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 42 nungs-Steuerschaltung 57, die mit einem Ausgang gelangende Spannung wieder verringert wird und da- 40 des Hochfrequenz-Oszillators 51 verbunden ist. Die mit eine Rückwirkung auftritt, dank welcher die der vom Leistungsverstärker 53 abgegebene Hochfre-Elektrode 44' des Heizstiftes 44 zuführbare Hoch- quenzleistung wird auf diese Weise automatisch frequenzleistung herabgesetzt wird. Die Temperatur geregelt.

nähert sich daher dem Sollwert äußerst langsam, und Im folgenden wird der Schaltungsaufbau der HF-

bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur wird 45 Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 52 näher erläu-

automatisch die der HF-Ausgangsspannungs-Steuer- tert. Der Ausgang des Hochfrequenz-Oszillators 51

schaltung 42 zugeführte Spannung nur noch in sol- ist mit der Basis eines npn-Transistors T einer Trei-

chem Ausmaß zugeführt, daß die gewünschte Tem- berstufe über einen Kondensator C, verbunden. Der

peratur gerade beibehalten wird. Kollektor 63 des Transistors T liegt an einem Abgriff

Im allgemeinen wird eine Verfestigung von erkrank- 50 65 der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 64, ten Gehirnzellen bei einer vorgegebenen Temperatur dessen Sekundärwicklung mit dem Leistungsverstärvon 70° C vorgenommen. Es ist jedoch bekannt, daß ker 53 verbunden ist Der Emitter 62 des Transibei Vornahme einer einstweiligen Verfestigung bei stars T liegt an Masse. Der eine Anschluß 66 des etwa 42° C eine Zelle vorübergehend ihre Tätigkeit Ausgangsübertragers 64 steht mit der Basis 61 des einstellt und nach einer gewissen Zeit in ihren ur- 55 Transistors T über einen Vorspannungskreis 68 in sprünglichen Zustand zurückkehrt. Eine solche einst- Verbindung, dem zwei in Reihe liegende Widerweilige Verfestigung wird in großem Umfange dazu stände A₁, R₂ in Serie geschaltet sind. Der Pluspol benutzt, die genaue Lage einer erkrankten Stelle zu eines Kondensators C₁ ist an die Verbindungsstelle ermitteln, solange diese Lage praktisch unbekannt zwischen den beiden Widerständen R R₉ angeist Bei der Ausführung solcher einstweiliger Opera- 60 schlossen. Der Ausgang der NF-Spannungs-Steuertionen besteht jedoch die Gefahr, daß infolge eines schaltung 57 ist bei E_c mit dem Vbrspannungskreis zufälligen bzw. unerwarteten größeren Temperatur- 68 und dem Anschluß 66 des AusEangsübertragers anstieges eine Erholung oder Wiederherstellung der 64 verbunden. An die VerbindungssteUe E_c ist über Zelle unmöglich wird. einen Kondensator C. auch der andere feste An-

Im Gegensatz hierzu nähert sich die Temperatur 6₅ schluß des Ausgangsübertragers 64 angeschlossen, bei Verwendung einer erfmdungsgeoiäßen Regelungs- Bei der beschriebenen automatischen Temperaturemrichtung dem Sollwert sehr langsam und bleibt Regelungseinrichtung für Verbraucher bzw. Belastundann konstant, ohne den Sollwert zu überschreiten. gen von kleiner Wärmekapazität wird die Elektrode

54' eines Heizstiftes 54 an bzw. in den Verbraucher oder die Belastung 56 eingeführt, z. B. eine Gehirnzelle. In dieser und um sie herum entsteht Joulesche Wärme. Die vom Wärmefühler 55 innerhalb der Elektrode 54' infolge der gemessenen Temperatur abgegebene Spannung wird in der Vergleichsschaltung 59 mit der Spannung verglichen, die der Temneratur-Stellkreis 60 entsprechend seiner Einstellung abgibt. Die Spannungsdifferenz wird dem Gleichspannungsverstärker 58 zugeführt, der die umgekehrt proportional zum Temperaturanstieg an der Heizstelle 56 abnehmende Spannung verstärkt und der NF-Spannungs-Steuerschaltung 57 zuführt. Letztere steuert die Leistungsabgabe des Ausgangsübertragers 64 der HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 62, so daß die vom Heizstift 54 dem Verbraucher 56 zugeführte Hochfrequenzleistung umgekehrt proportional zum Temperaturanstieg am Verbraucher 56 herabgesetzt wird, d. h., die Temperatur an der Heizstelle nähert sich dem vorgegebenen Sollwert ganz allmählich.

Der Transistor T ist bei der beschriebenen Ausführungsform auf Null vorgespannt. Wenn die Spannung am Ausgang der NF-Spannungs-Steuerschaltung 57 und also an der Verbindungsstelle E_c des Vorspannungskreises 68 durch Einschalten des Leistungsverstärkers 53 plötzlich ansteigt, wird der Kondensator C₁ über den Widerstand A₁ geladen, und am Ausgang 69 steigt die Spannung entsprechend an. Infolgedessen beginnt der Transistor T zu arbeiten, an seiner Basis fließt ein immer größerer Strom, und sein Ausgangssignal wächst von Null auf ein Maximum, so daß auch die abgegebene Hochfrequenzspannung allmählich steigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

I 942 Patentanspruche:

1. Automatische Temperatur-Regeleinrichtung einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung, msbesondere eines für Zerebraloperationen geeigneten Heizstiftes, mit einem Hochfrequenz-Oszillator, der mit einer HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung verbunden ist, und mit einem die Temperatur des durch Hochfrequenzstrahlung erwärmten Materials überwachenden Temperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (K, 45, 55) sowie em Temperatur-Stellkreis (F, 46, 60) mit je einem Spaimungsausgang in an sich bekannter Weise ari eine Vergleichsschaltung (G, 47, 59) angeschlosscn sind, deren Ausgangsspannung mittels eines Gleichspannungsverstärkers (G₅ 48, S»J verstärkbar und der HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung (B, 42, 52) zuführbar ist, die » den Ausgang des Hochfrequenz-Oszillators (A, 41, 51) proportional zu der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (C 47, 59) steuert und über einen Leistungsverstärker (C, 43, 53) mit einer Elektrode (44', 54') der Heizvorrichtung »5 (/, 44, 54) verbunden ist, und daß der Temperatur-Stellkreis (F, 46, 60) eine Schaltung (C A₁) mit einer Zeitkonstanten aufweist, mit der dieAusgangsspannungdesTemperatur-Stellkreises entsprechend der Ladecharaktenstik eines Kondensators (C₁) allmählich vergrößerbar ,st

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Ausgangsspannungs-Steuerschaltung (B, 42,52) einen Transistor (T₂), dessen Basis mit dem Ausgang des Hochfrequenz-Oszillators (A, 41, 51) verbunden ist, einen Ausgangsübertrager (64), der mit dem Transistor und dem Ausgang des Gleichspannungsverstärker (G, 48, 58) verbunden ist, zwei in Serie zwischen Wärme des zu behandelnden Materials und vergleicht SsTmTt einem bestimmten Sollwert wöbe, die Ab-„eichune wischen dem gemessenen Istwert und dem • Wn Sollwert zur Erhöhung oder aber Ver-

^w^; _{der von} dem Hochfrequenz-Oszillators _Hochfrequenzleistung benutzt wird.

W^L bekannte Regelvorrichtung ist für indutune s"' _wendung durchaus ausreichend, versagt stnenc ^^ ^_n ^ _Temperaturreg_elung

3^e?°^" ^ ]ddnea Toleranzbereich gefordert mit ei»em^^ ^ _ß ^. ^ _Anwendung derartiger

u™;_frpaueiK_Heizvorrichtungen in der Medizin der ^H°??^t.^requenz

Fall ist■ . _solcher Hochfrequenz-Heizvor-

Die Anwe si ^ _ß ^ _dem ^^

"f ^f^Je«, ₁₉60, Nr. 19, S. 1051 bis 1063, blatt fur ^^r^'_{be£chnebene> für} Zerebralopera-

g*™": Hochfrequenz-Heizvorrichtung be-

^HO"^CI' . Hochfrequenz-Oszillator, der mit einem ^nut? _n ^ei"^en.f _ausseWldeten Heizstift verbunden ist, ζ^^ξ^ Elektrode und in dessen anJ^es=^e" .^ρ - Temperaturfühler zur exakten Mes-Innererι sicn y Heizstift jeweils behan ^X^T^«» Temperatur befindet. Die . _ßemessene Temperatur wird an äiS und von einem Registrierdaß das Bedienungspersonal ^«qi^^HeavoiTicIituiig nach *^ε5" J _üs angezeigten Temperatur die

Mugabe ^« ^ ^S _Ho4_f ^B _uenz._Oszülato^ stei-A^ganple^tung J^ ^

^geT_Us der Zeitschrift »Automatic«, 13. Jahrgang, Aus aer ^eiu, ^ ^^ _automatjsche

1968 ^ ''^ ^_vorrichtung bekannt, bei der ein Tempera ™R«glTO£ £ η ». „_kreis „.

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