DK146249B - Flerkanalsgalvanometerenhed - Google Patents

Description

146249

Den foreliggende opfindelse angår galvanometre og navnlig sådanne galvanometre, som er indrettet til montering i tæt indbyrdes stilling til tilvejebringelse af en flerkanalsgalvanometerenhed, som er særlig velegnet til an-5 vendelse som en flerpenmotorenhed i flerkanalsregistrerings-instrumenter, såsom elektroencefalografer og lignende.

En typisk galvanometerpenmotor, som anvendes i en strimmelkurveskriver,er vist i fig. 1 og 2. I dette apparat er en trådspole lo anbragt drejelig omkring en akse 12. En lo pen 14 er fastgjort til spolen lo på en sådan måde, at den drejer rundt sammen med denne omkring aksen 12. Spolen lo og pennen 14 er forspændt ved hjælp af et ikke vist fjederorgan til at forblive i en neutral stilling, indtil de afbøjes derfra af kræfter, som skal beskrives nedenfor. En 15 strimmel af optegningspapir 16 er bestemt til at bevæges under pennen 14 i retning af en pil 18 ved hjælp af passende ikke viste drivorganer. Når papiret 16 passerer under pennen 14, bevirker pennen, der typisk er forbundet med en blækvæskeforsyning, at en permanent optegningslinie 2o af-2o mærkes på papiret 16 for kontinuerligt og permanent at angive positionen af pennen, når papiret passerer derunder. Bevægelsen af spolen lo og pennen 14 ud fra den neutrale stilling forårsages ved anbringelse af spolen lo i et magnetfelt og tilførsel af en varierende elektrisk energi til 25 spolen lo. Den elektriske energi i spolen lo bevirker, at magnetiske kræfter frembringes i spolen lo's omgivelser, hvilke kræfter samvirker med den magnetiske flux fra magnetfeltet for at afbøje spolen lo i den ene eller den anden retning ud fra den neutrale stilling som angivet ved 3o pilene 22.

I en typisk galvanoraeterenhed af kendt art som vist i fig. 1 og 2 anvendes en eller flere permanente magneter 24 i nærheden af spolen lo med modsatte poler på hver sin side af spolen lo til at frembringe det magnetiske 35 fluxfelt. På grund af sædvanlige magneters lave koercitiv-kraft skal en blødtjernsreturvej, som forbinder de ydre poler af magneterne 24, tilvejebringes, således som vist ved 2- U6249 26. Jernpolstykker 28 anvendes også ofte, så at afstanden fra kilden for magnetflux til spolen lo minimeres. Endvidere anbringes en jernkerne 3o sædvanligvis inden i spolen lo for at minimere størrelsen af luftspalten, som magnet-5 fluxen skal passere over. Eksempler på forskellige udformninger af kendte galvanometre af denne art er vist i følgende OSA patentskrifter nr. 866.387, 2.1o2.4o9, 2.355.237, 2.478.329, 2.526.329, 2.535.o65, 2.66o.51o, 2.688.729 og 3.728.735.

lo I en elektroencefalograf (EEG) anvendes flere gal- vanometerpenmotorer, der er monteret i tæt indbyrdes stilling for at tilvejebringe en flerkanalsskriverudskrift som vist i fig. 3. Et sådant arrangement er vist i de ovennævnte USA patentskrifter nr. 2.478.329, 2.535.o65 og 2.66o.51o.

15 Signalet, som detekteres af hver enkelt elektrode fastgjort til patientens skalp, forstærkes og føres til en særskilt galvanometerpenmotor 4o ved hjælp af et ikke vist elektrisk kredsløb, som ikke udgør nogen del af den foreliggende opfindelse. Ved forskydning af positionen af mag-2o netfluxspalten og drejepositionen af pennen 14' 9o° kan kendte galvanometerpenmotorer,som vist i fig. 1 og 2, anbringes i tæt indbyrdes stilling for at tilvejebringe fler-kanalsskriverudskriften 42 i fig. 3. Det ovenfor nævnte USA patentskrift nr. 2.478.329 viser denne metode. På 25 grund af den plads, som optages af de enkelte penmotorer 4o i et sådant arrangement, skal forsyningen af papir 16 indrettes til at passere langs føringsorganer, såsom en rulle 44, vist i fig. 4, for at passere under penne 14' ved tilstedeværelsen af galvanometermotorer 4o.

3o I et bærbart EEG instrument, som for tiden benyt tes i mange medicinske anvendelser, begrænser brugen af sådanne uundgåeligt store galvanometerskriverpenmotorer antallet af kanaler, som kan tilvejebringes på skriveren, ligesom selve instrumentet bliver tungt og klodset til 35 bærbar brug. Endvidere kræver eftersyn og/eller udskiftning af en enkelt kanals galvanometerpenmotor fuldstændig udtagning og udskiftning af hele penmotorenheden. Hvis et 146249 3 instrument sælges med mindre end et komplet sæt penmotorer, kræver den senere tilføjelse af yderligere kanalskri-vekapacitet kostbart indkøb og kompliceret installation af en komplet galvanometerpenmotor for hver af de ønskede 5 yderligere kanaler.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en flerkanalsgalvanometerenhed, som er lettere og mere kompakt, end hvad der er muligt ved anvendelse af den kendte teknik, og som let kan udvides og er let at lo udføre eftersyn på.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved en galvanome- terenhed, der er ejendommelig ved, at den omfatter a) en rektangulær understøtningskonstruktion med to parallelle sidestykker af magnetisk fluxledende materiale og to paral-15 leile endestykker af umagnetisk fluxledende materiale, b) et par umagnetiske fluxledende magnet- og kortføringsorganer anbragt i understøtningskonstruktionen, hvor hvert af føringsorganerne ligger i parallel hosliggende stilling i forhold til de respektive sidestykker, hvor hvert af mag-2o net- og kortføringsorganerne har et første antal åbninger deri til optagelse af et magnetisk organ, hvor hver åbning er anbragt overfor en lignende åbning i det andet føringsorgan og danner et antal galvanometeroptagende positioner, og hvor hvert af føringsorganerne også har i det mindste 25 en anden åbning ved hver af de galvanometeroptagende positioner til optagelse af et galvanometerenhedskort, c) en magnet anbragt i modstående første åbninger ved i det mindste nogle af de galvanometeroptagende positioner, d) et umagnetisk galvanometerkort, som er aftageligt fastgjort 3o ved i det mindste nogle af galvanometerpositionerne, hvilket kort samvirker med de andre åbninger i føringsorganet til indstilling af kortet ved galvanometerpositionerne, hvorhos en kerne af magnetisk fluxledende materiale er monteret på hvert af kortene og har et par sider mellem og i 35 det væsentlige parallelle med magneterne for at danne en luftspalte derimellem, en galvanometerspole anbragt i plan med kernen og omkring dennes periferi, og organer, som fastgør spolen til kortet, således at den kan udføre en drej- • 4 146249 ningsbevægelse omkring en akse parallel med hver af side-og endestykkerne.

Den rektangulære understøtningskonstruktion tjener således som et stel til understøtning af alle galva-5 nometre og endvidere som en enkelt magnetisk returvejskonstruktion for disse, hvorved returvejslængden og flux-tætheden minimeres. De umagnetiske galvanometerkort virker som en skærm, der forhindrer magnetisk kobling mellem hosliggende galvanometerspoler. Med den angivne opbygning lo af galvanometerenheden er det for at reparere eller udføre eftersyn af et enkelt galvanometer kun nødvendigt at fjerne det umagnetiske galvanometerkort, som bærer magnetkernen og galvanometerspolen. For at tilføje et nyt galvanometer på et sted, hvor der ikke findes noget, indsæt-15 tes tilhørende magneter i de derfor bestemte åbninger ved dette sted, og galvanometerenheden indskydes på plads og fastgøres.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 2o fig. 1 viser et forenklet billede ovenfra af en kendt galvanometerpenmotor for en enkelt 5 U6249 fig. 2 et forenklet lodret billede af enkanals-galvanometerpenmotoren i fig. 1, fig. 3 et billede ovenfra af otte kendte penmo-torer monteret i tæt indbyrdes stilling 5 for at tilvejebringe en flerkanalsudskriv- ningsmulighed for et apparat, såsom en EEG, fig. 4 et sidebillede af det kendte apparat i fig. 3, fig. 5 et sidebillede af en understøtningskon-lo struktion og en enkeltkanalsgalvanometer- penmotor ifølge den foreliggende opfindelse og fig. 6 et billede franeden af flerkanalsgalvano-meterenheden ifølge den foreliggende op-15 findelse visende flere galvanometre, som er anbragt i driftsstilling og med angivelse af placeringsmulighed for yderligere galvanometre .

Flerkanalsgalvanometerenheden ifølge den forelig-2o gende opfindelse er vist i fig. 5 og generelt betegnet med 5o. Grundelementet i enheden 5o er det i det væsentlige rektangulære stel 52. Stellet 52 tjener ikke kun som et middel til aftagelig understøtning af galvanometrene på den nedenfor mere detaljeret beskrevne måde, men tilveje-25 bringer yderligere en fælles magnetisk returvej for alle galvanometermagneterne. I den viste foretrukne udførelsesform anvendt i et EEG instrument bygget af ansøgeren er stellet 52 fastgjort til en topplade 54, hvori hele enheden 5o kan ophænges i EEG instrumentet. Som det bedst fremgår 3o af fig. 6, omfatter stellet 52 to i det væsentlige parallelle blødtstålssidestykker 56, der er forbundet med hinanden ved hjælp af to aluminiumendestykker 58 eller lignende for at danne den viste rektangulære "kasse"-konstruktion.

På den ene side af stellet mellem sidestykket 56 og endestyk-35 kerne 58 er indlagt afstandsstykker 62, som muliggør brug 6 146249 af lagerstørrelser af aluminiumendes tykker og anvendes til at indstille luftspalten som beskrevet nærmere nedenfor.

Der henvises igen til fig. 5, hvor de to sidestykker 56 hver har en magnet- og kortstyring 6o udført af 5 et umagnetisk materiale anbragt i parallel stilling i forhold dertil. Det foretrækkes, at føringerne 6o udføres af aluminium og fastgøres til blødtstålssidestykkerne ved hjælp af passende organer, såsom ikke viste nitter. For at lette forståelsen er den ene føring 6o i fig. 5 vist med lo dele skåret bort, medens den anden ikke er det. Føringerne 6o tjener to funktioner. For det første har hver føring 6o en åbning 64 i nærheden af hver position, som skal optages af en galvanometermotor. Åbningerne 64 er rektangulære og dimensioneret til at optage magneterne, der skal 15 anvendes, som forklaret mere detaljeret nedenfor. Som en anden funktion er hver føring 6o indrettet til indstilling af et galvanometer, når det indsættes i stellet 52. Dette udføres bedst på den viste måde ved bøjning af enderne af føringerne 6o indad på det sted, der er betegnet med 66 i 2o fig. 5, og ved udskæring af en slids deri, gennem hvilken det nedenfor beskrevne galvanometerunderstøtningskort kan passere.

Udformningen af den foreliggende galvanometeren-hed er muliggjort af den seneste udvikling indenfor magne-25 ter af kobolt og sjældne jordarter. Specielt anvendes der i en afprøvet udførelsesform ifølge den foreliggende opfindelse samariumkoboltmagneter. De anvendte samariumkobolt-magneter er 1/4 tomme (6,3 mm) tykke, har rektangulær form i x 1i tommer (12,7 x 38,1 mm) og en tilstrækkeligt høj 3o egenkoercitivkraft til, at de kan opretholde et 5,5 kGauss felt i den anvendte luftspalte på o,1 tomme (2,5 mm). I modsætning til den normale rektangulære magnet er de anvendte samariumkoboltmagneter magnetiseret langs en akse vinkelret på den langsgående akse, dvs. at den magnetiske 35 tiltrækning er mod de brede overflader (i stedet for mod enderne) som vist ved de punkterede pile betegnet med N og S i fig. 5, som angiver henholdsvis nord- og sydpoleme.

7 146249

Permeansen af dette magnetiske kredsløb er 2,o, hvilket er større end de l,o for optimal energiudnyttelse, men som behøves for et tilstrækkeligt magnetfelt i luftspalten. Ved hver position i stellet 52, hvor en galvanometermotor skal 5 indsættes, er de rektangulære samariumkoboltmagneter 68 indsat i de rektangulære åbninger 64, hvor de er forhindret i at falde ud af den magnetiske tiltrækning af magneterne 68 for blødtstålsmaterialet i siderne 56 og forhindret i sideværts bevægelse af de stramt passende sider af åbnin-lo gerne 64 i føringerne 6o.

De bevægelige dele af galvanometret ved hver position er anbragt på et aluminiumkort 7o. Ved at gøre kortene 7o rektangulære, som vist i fig. 5, kan de indføres mellem føringsslidserne i fingrene 66 i føringerne 6o for at blive 15 korrekt anbragt i forhold til magneterne 68 på den nedenfor mere detaljeret beskrevne måde. Hvert aluminiumkort har en dermed sammenhængende monteringskonsoldel 72 modsat toppladen 54 dannet ved bøjning af monteringskonsoldelen vinkelret på den øvrige del af kortet, hvorved kortet 7o kan 2o monteres i forhold til stellet 52. Endvidere tilvejebringer konsoldelen 72 et monteringspunkt for en del af ophængningssystemet for selve galvanometerspolen. Kortet 7o har en blødtstålkerne 74 med i det væsentlige rektangulær form, som er fastgjort dertil, såsom ved hjælp af nitter 76. En 25 aluminiumsafstandsplade 75 er indskudt mellem kortet 7o og kernen 74. Kernen 74 er anbragt således, at to af dens sider er parallelle med magneterne 68, som igen er parallelle med siderne 52. De andre to sider af kernen 74 er anbragt parallelle med toppladen 54 og monteringskonsollen 72. En 3o galvanometerspole 78, der også har i det væsentlige rektan gulær form, er anbragt i plan med kernen 74 omkring dennes periferi og monteret drejeligt bevægelig omkring en akse 8o, som er beliggende på langs gennem kernen 74 parallelt med begge sidestykker 56 og endestykker 58 og i det væsent-35 lige midtvejs mellem sidestykkerne 56. I den foretrukne udførelsesform er luftspalten mellem magneterne 68 og siderne af kernen 74 anbragt parallelt dermed, hvori spolen 78 er 146249 β monteret, ο,146 tomme (3,7· mm) . Denne luftspalte kan opretholdes ved passende valg af afstandsstykker 62 i hovedstellet. Endvidere er spolen 78 ca. o,o65 tomme (1,65 mm) tyk og 1,356 tomme (34,4 mm) x 1,78 tomme (45,2 mm) i 5 henholdsvis bredde og højde. Drejelighed omkring aksen 8o såvel som tilbageføringskraften til at holde galvanometer-motoren i sin neutrale stilling udføres ved hjælp af monteringssystemet vist i fig. 5, hvor akslen 82 passerer gennem en første monteringsblok 84, der er anbragt på den ene lo side af spolen 78 for at ende i et lejepunkt 86, der er fæl-les for akslen 82 og kernen 74. På den modsatte side af spolen 78 er anbragt en anden monteringsblok 88, som er forblindet med en torsionsstang 9o, der igen er indstilleligt fastgjort til monteringskonsoldelen 72 af kortet 7o, såsom 15 ved hjælp af en skrue-og møtrikforbindelse 92. I den foretrukne udførelsesform omfatter spolen 78 en hovedvikling, der er dannet af fire lag 32 gaugetråd for at tilvejebringe afbøjningspotentialet fra den neutrale stilling såvel som en hastighedstilbagekoblingsvikling bestående af et 2o lag 35 gaugetråd (som er nødvendig, da den magnetiske dæmpning af spolen og stellet ikke er tilstrækkelig). Den anden monteringsblok 88 tjener også som et forbindelsespunkt for de to par ledninger 94 fra de to viklinger på spolen 78. Ledningerne 94 ender i en konnektor 96 på konsoldelen 72, 25 som muliggør, at den elektriske forbindelse til hvert galvanometer let tilsluttes og fjernes efter behov. Det foretrækkes, at ledningerne 94 forhindres i tilfældig fjernelse, som kunne frembringe en fejlkraft på spolen 78, ved anvendelse af passende holdeorganer 98, såsom dem, der sæl-3o ges under navnet VELCRO fra Velcro Corp., New York. Når kortet 7o er indsat gennem føringerne 6o, holdes det fortrinsvis i denne stilling, såsom ved anvendelse af fingerskruer loo i forbindelse med monteringskonsoller lo2 monteret på stellet 52. En pen 14 kan monteres på akslen 82 for 35 at bevæges ved hjælp af en monteringsfingerskrue lo4, der er skruet ind i en monteringskrave lo6, som igen er forbundet med akslen 82 med pennen 14 anbragt mellem finger- 9 146249 skruen lo4 og kraven I06 som vist.

Der henvises nu til fig. 6, hvor der er vist et antal galvanometre monteret i stellet 52 set fra snitposi-tionen betegnet med 6-6 i fig. 5. Ved montering af en så-5 dan flerhed af galvanometre som vist har hver position sine magneter 68 monteret med modsat polaritet af magneterne i galvanometrene på begge sider som vist ved de punkterede pile betegnet med N og S, som angiver magneternes po ler. På denne måde tjener stellet 52 også som en returvejs-lo konstruktion, hvori halvdelen af fluxen går i den ene retning til den ene hosliggende magnet 68, og den anden halvdel går i den modsatte retning til den anden hosliggende magnet 68, der begge har modsat polaritet. Med en sådan opbygning muliggør denne konstruktion den energimæssigt gun-15 stige vekslende magnetfeltudformning. Anvendelsen af aluminiumendestykker 58 forhindrer kortslutning af magnetfeltet.

Med de anvendte fluxtætheder og eventuel anvendelse af samariumkoboltmagneterne 68 er det muligt at anven-2o de blødtstål (der er lettere at arbejde med) til kernerne 74. Blødtstålkernerne 74 vil imidlertid muliggøre magnetisk kobling mellem hosliggende galvanometerspoler 78, med mindre der træffes foranstaltninger til afskærmning. I den viste foretrukne udførelsesform ifølge den foreliggende 25 opfindelse tjener aluminiumkortene 7o den dobbelte monterings- og afskærmningsfunktion. Som det vil ses, er hver kerne 74 afskærmet på den ene side fra den nærmeste tilstødende kerne 74 af sit eget aluminiumkort 7o og på den modsatte side af kortet 7o i nabogalvanometret.

3o Hvis man ønsker at tilføje yderligere galvanome tre ved den ene eller begge de to positioner vist punkteret i fig. 6, behøver man kun at indsætte magneterne 68 (under iagttagelse af den korrekte polaritet) i førings-hullerne 64 ved hver ønsket position og derpå indsætte 35 galvanometret på sit kort 7o i stilling og fastgøre det deri med monteringsfingerskruer loo. Monteringskraven lo6 kan derpå fastgøres til akslen 82, og en pen 14 fastgøres ίο 146249 dertil ved anvendelse af monteringsfingerskruen lo4. Ved fastgørelse af den pågældende forstærkers ledningskonnek-tor til konnektoren 96 ved den nye position er det nye galvanometer klar til drift. Ved eftersyn kan et galvano-5 meter fjernes fra en hvilken som helst position ved blot at foretage den ovenfor beskrevne procedure i omvendt orden. Forstærkerkonnektoren (ikke vist) fjernes således fra sin indgrebsstilling med konnektoren 96, fingerskruen lo4, pennen 14 og kraven lo6 fjernes fra akslen 82, monteringslo fingerskruerne loo fjernes, og kortet 7o fjernes fra stellet for at tillade eftersyn af de derpå monterede dele.

Claims (3)

11 146249 Patentkrav.

1. Flerkanalsgalvanometerenhed, kendetegnet ved, at den omfatter a) en rektangulær understøtnings-konstruktion (52) med to parallelle sidestykker (56) af 5 magnetisk fluxledende materiale og to parallelle endestykker (58) af umagnetisk fluxledende materiale, b) et par umagnetiske fluxledende magnet- og kortføringsorganer (60) anbragt i understøtningskonstruktionen (52), hvor hvert af føringsorganerne ligger i parallel 10 hosliggende stilling i forhold til de respektive sidestykker (56), hvor hvert af magnet- og kortføringsorganerne (60) har et første antal åbninger (64) deri til optagelse af et magnetisk organ, hvor hver åbning er anbragt overfor en lignende åbning i det andet førings-15 organ (60) og danner et antal galvanometeroptagende positioner, og hvor hvert af føringsorganerne (60) også har i det mindste en anden åbning ved hver af de galvanometeroptagende positioner til optagelse af et galvanometerenhedskort, c) en magnet (68) anbragt i 20 modstående første åbninger (64) ved i det mindste nogle af de galvanometeroptagende positioner, d) et umagnetisk galvanometerkort (70), som er aftageligt fastgjort ved i det mindste nogle af galvanometerpositionerne, hvilket kort samvirker med de andre åbninger i føringsorganet 25 til indstilling af kortet ved galvanometerpositionerne, hvorhos en kerne (74) af magnetisk fluxledende materiale er monteret på hvert af kortene og har et par sider mellem og i det væsentlige parallelle med magneterne (68) for at danne en luftspalte derimellem, en galvano-30 meterspole (78) anbragt i plan med kernen og omkring dennes periferi, og organer (84, 88) som fastgør spolen til kortet, således at den kan udføre en drejningsbevægelse omkring en akse (80) parallel med hver af side- og endestykkerne (56, 58).

2. Galvanometerenhed ifølge krav 1, kende tegnet ved, at magneterne (68) er af kobolt og sjældne jordarter.

3. Galvanometerenhed ifølge krav 2, kendetegnet ved, at magneterne (68) er af samarium-kobolt.