DE2340123A1

DE2340123A1 - Ueberstrom-schutzschaltung

Info

Publication number: DE2340123A1
Application number: DE19732340123
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Suessmilch
Original assignee: FRITZ SCHWARZER GmbH
Current assignee: FRITZ SCHWARZER GmbH
Priority date: 1973-08-08
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1975-02-20
Also published as: US3886932A; GB1473365A; SE396260B; SE7410114L; JPS5044686A; DD112560A1

Description

Anmelder: Fritz Schwarzer GmbH.. D-8000 München 60, Bärmannstr.3 8

Überstrom-Schutzschaltung

Die Erfindung betrifft eine Überstrom-Schutzschaltung für
eine gegen Überstrom zu schützende Leitung, insbesondere für ein
medizinisches Gerät.

Bekanntlich kann beim Anschluß eines elektro-medizinischen Gerätes an einen Patienten ein Strom von mehr als 10 ^uA am Herzen des Patienten eine Gefährdung bedeuten. Um das zu vermeiden,
wird bei bekannten Geräten das vom Patienten herkommende und etwa zu registrierende Originalsignal in ein andersartiges, insbesondere ein hochfrequent elektromagnetisches, optisches oder akustisches Signal umgewandelt, dessen physikalische Natur nunmehr eine galvanisch trennende Kopplung zwischen patientenseitigern Eingangsund registrierseitigem Ausgangssignal ermöglicht. Auf diese Weise wird der Übertritt einer nach der Koppelstelle möglicherweise auftretenden Fehlerspannung im Gerät auf den Patienten sicher vermieden. Dies ist jedoch nicht gewährleistet, wennein Fehler in der
Schaltung vor der galvanischen Trennstelle auftritt, welcher dann einen gefährdenden Strom über den Patientenkörper verursachen
kann.

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Es sind ferner bereits Überstrom-Schutzschaltungen für elektro-medizinische Geräte bekannt, die in den Verbindungsleitungen zwischen Patienten und dem Gerät einen Widerstand haben, durch den Fehlerströme auf höchstens 10 μΑ begrenzt werden. Die Größen der Widerstände sind entsprechend der maximalen Betriebsspannung der Eingangsschaltung dimensioniert. Diese Maßnahme hat aber den Nachteil, daß eine Widerstands-Rauschspannung erzeugt wird, die die Größe des interessierenden Bio-Signals haben kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schutzschaltung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß einerseits ein Umsetzen des Originalsignals in ein optisches oder höherfrequentes Signal nicht erforderlich ist, sowie die durch bekannte Schaltungen nicht ganz ausgeschlossene Gefährdung vermieden werden kann, und daß andererseits kein größerer Widerstand in der Leitung erforderlich ist und somit keine nennenswerte Rauschspannung in der Leitung auftreten kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Schutzschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung wird auch darin gesehen, daß eine derartige Schutzschaltung als geschlossener Block ohne Schwierigkeiten an jeder beliebig gewünschten Stelle einer zu schützenden Leitung angeordnet werden kann, insbesondere auch nachträglich in schon verwendeten Geräten.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1-6 Ausführungsbeispiele von Überstrom-Schutzschaltungen gemäß der Erfindung.

Die Überstrom-Schutzschaltung in Fig. 1 enthält in einer zu schützenden Leitung 1-4 eine Reihenschaltung aus einem Meßwiderstand 2 und einem Schalter 3. Der dem zu überwachenden Strom in

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der Leitung proportionale Spannungsabfall am Meßwiderstand wird einer Bewertungsschaltung 5 zugeführt. Dort wid durch ein Filter eine frequenzabhängige Amplitudencharakteristik und durch eine Doppelweggleichrichtung die Unabhängigkeit der Meßspannung von der Stromrichtung erreicht. Die Ausgangsspannung der Bewertungsschaltung wird in einer Komparatorschaltung mit einer einstellbaren Referenzspannung verglichen; die Referenzspannung entspricht dem maximal zulässigen Strom der zu überwachenden Leitung 1-4. Bei Überschreiten des zulässigen Stromes liefert die Komparatorschaltung ein Ausgangssignal, welches in einer Auslöseschaltung 7 gehalten wird und außerdem eine Unterbrechung der Leitung 1-4 durch den Schalter 3 bewirkt. Damit beim Auftreten eines Fehler in der Überstrom-Schutzschaltung selbst keine Gefährdung entstehen kann, ist wesentlich, daß außer an den Anschlüssen des Signaleingangs 1 und des Signalausgangs 4 keine derartige elektrische Kopplung besteht, die mit einer angenommenen Fehlerstelle in der Überstrom-Schutzschaltung einen Stromkreis über einen der Anschlüsse 1 oder 4 mit einem gefahrbringenden Strom im zu überwachenden Frequenzbereich herbeiführen kann. Insbesondere wird solch eine gefahrbringende Kopplung durch den Anschluß einer Energiequelle 8 der Überstrom-Schutzschaltung mit einer Batterie vermieden.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines·Ausführungsbeispiels, bei dem der Anschluß an eine Energiequelle zwar eine gefahrbringende elektrische Kopplung darstellen könnte, aber nicht nur in der Signalleitung 1-4, sondern auch in den Energiequellenanschlüssen

+U_ und -U_ liegenden Meßwiderständen 2. Die drei Spannungen, die B B

von Strömen durch die Meßwiderstände entstehen, werden jeweils in einem Differenzverstärker 14 in ein unipolares Spannungssignal umgewandelt und diese drei Spannungen werden in einer Addierschaltung 18 addiert. Die resultierende Spannung ist proportional zu dem Strom, der durch die Leitung des Signaleingangs 1 fließt. Die resultierende Spannung wird weiterverarbeitet wie in der Schaltung nach Fig. 1, bewirkt jedoch eine Unterbrechung der Signalleitung und beider Stromversorgungsleitungen. Auf diese Weise ist die Unterbrechung unabhängig von der Größe der Ströme durch die Anschlüsse der Energiequelle, die sich durch das unterschiedliche Vorzei-

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chen genau aufheben, solange kein Fehler zur Wirkung kommt.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 6 einer Alarmsignalschaltung 9 zugeführt wird, die einen Fehlerfall direkt erkennbar macht (insbesondere durch eine Lampe oder einen Alarmton) oder ein Alarmsignal ohne gefahrbringende elektrische Kopplung (insbesondere gemäß einer analogen Schaltung nach Fig. 2 mit einem zusätzlichen Meßwiderstand in der Alarmsignalangabe IO oder optoelektronisch) an der Alarmsignalausgabe 10 für eine andere Alarmsignaldarstellung abgibt.

,Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem durch Betätigung von Schaltern für eine positive Teststromrichtung 15 bzw. für eine negative Teststromrichtung 16 mit Hilfe eines Teststromschalters 13 und einer Steuerschaltung 17 für diesen Teststromschalter ein Teststrom durch den Meßwiderstand 2 fließt, der den Schalter 3 gerade zum Öffnen bringt und die Funktionsfähigkeit beweist.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem die Auslöseschaltung 7 einen Umschalter 11 betätigt, der bei Überschreiten des zulässigen Stromes in der Leitung 1-4 diese Leitung unterbricht und eine Verbindung herstellt zwischen einem Anschluß einer Alarmsignalquelle 12 und dem Signalausgang 4. Eine besonders günstige Auslegung ergibt sich in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 4 insbesondere für medizinische Registriergeräte, wenn durch eine Auslösetaste für ein Eichsignal der Teststrom nach Fig. 4 durch den Meßwiderstand fließt, die Überstrom-Schutzschaltung anspricht, der Umschalter nach Fig. 5 betätigt wird, am Anschluß 12 als Alarmsignalquelle eine Eichspannung liegt und diese Eichspannung an den Signalausgang 4 durchgeschaltet wird.

Das in Fig. 6 dargestellte Schaltbild zeigt den Einsatz der Überstrom-Schutzschaltung S in Patientenleitungen zwischen Biosignal-Aufnahme-Elektroden 19 und einem Biosignal-Verarbeitungsgerät 20.

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Claims

-5-Patentansprüche

l.y Überstrom-Schutzschaltung für eine gegen Überstrom zu schützende Leitung, insbesondere für ein medizinisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu schützen? den Leitung eine Reihenschaltung mit einem Meßwiderstand (2) und einem Schalter (3) vorgesehen ist, daß beide Anschlußseiten des Meßwiderstandes (2) an den Eingang einer Bewertungsschaltung (5) angeschlossen sind und daß in Serie zur Bewertungsschaltung (5) eine Komparatorschaltung (6) und eine Betätigungsschaltung (7) für den Schalter (3) liegen.
2. Überstrom-Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Überstrom-Ausgangssignal der Komparatorschaltung. (6) eine Alarmsignalschaltung (9) betätigbar ist.
3. Überstrom-Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ze ichnet , daß die elektrische Energiequelle (8) der Schaltung selbst im Fehlerfall nicht gefahrbringend elektrisch gekoppelt ist.
4. Überstrom-Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmsignalschaltung (9) das Überstrom-Ausgangssignal optoelektronisch auskoppelt.
5. Überstrom-Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (3) zum Öffnen der zu schützenden Leitung (1 bis 4) ein Umschalter (11) ist, der bei Auftreten eines Überstromes auf eine Alarmsignalleitung (12) umschaltet.
6. Überstrom-Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d ie Energiequelle

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(8) an die Überstrom-Schutzschaltung über eine Prüfschaltung (13, 15 bis 17) anschließbar ist.
7. Überstrom-Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansürüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu schützenden Leitung mindestens zwei Schutzschaltungen in Reihenschaltung vorgesehen sind.
8. über strom-Schutz schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsschaltung (5) eine Doppelweg-Gleichrichter- und eine Filterschaltung enthält.
9. Überstrom-Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine integrierte Schaltung ist.

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