184385. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés áram automatikus vezérlésére
1 184 385 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés áram automatikus vezérlésére, elektroterápiás készülékek kezelőáramának az elektródok közti ellenállástól függő kapcsolására, amely kapcsolási elrendezés bemenetére feszültségforrás, előnyösen szabályozható egyen és/vagy váltakozó feszültségű feszültségforrás csatlakozik. Az orvosi gyakorlatban mindinkább elterjed a villamos áram gyógykezelésre való felhasználása. Egyre több különféle kezelőáramot szolgáltató elektroterápiás készülék van forgalomban. Az ilyen készülékek kimenetei áramgenerátorosak és úgynevezett kezelőelektródokkal csatlakoznak a beteg különféle testrészeihez, leggyakrabban bőrfelületekhez. A kezelőelektródok felületi méretei, rögzítési módjai, csatolóközegei valamint anyaguk sokféle lehet. A kezelőelektródok legfontosabb követelményei azonban közösek, nevezetesen az, hogy lehetőleg jó elektromos vezetők legyenek, teljes felületükkel és a lehető legkisebb átmeneti ellenállással csatlakozzanak a kezelendő felületekhez. A csatolás mértéke nagyban befolyásolja a határfelületen kialakuló áramsűrűséget. A gyakorlatban ez az áramsűrűség esetenként olyan nagy értéket vehet fel, hogy ez a kezelt felületen égési sérülést okoz. Mozgó elektródos kezelés közben a csatolás időnként teljesen megszűnik majd újra létrejön, ez pedig kellemetlen, sőt veszélyes áramütést eredményezhet. Ismeretes továbbá olyan megoldás, amilyent az US—PS 4.088.141. sz. leírás ismertet. Az ott ismertetett áramkör csak váltakozó árammal működtethető, mert a kezelőáramot transzformátorral választja le. Vészhelyzet esetén lekapcsol ugyan az áramkör, de a visszakapcsolás csak kézierővel történhet. A kikapcsoláshoz szükséges jelet a kezelő egy kezelőáramot vagy kezelőfeszültséget szabályozó potenciométerről veszi. A potenciométer állandóan használatban van, így a meghibásodásnak a valószínűsége elég nagy. A potenciométer meghibásodása viszont a védőáramkor működésképtelenségét idézi elő. Maga az áramkör rendkívül bonyolult, sok alkatrészt tartalmaz, így drága és a meghibásodási lehetősége is viszonylag nagy. A találmány célja, hogy az áramütés elleni védelmet a készülék veszélyhelyzetben való automatikus lekapcsolásával olcsón és a lehető legnagyobb biztonsággal valósítsa meg. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a lekapcsolás automatikusan elvégezhető, ha a kezelő elektróda és a kezelendő személy közti érintkezési ellenállás megnövekedése során egy bizonyos küszöb ellenállás elérésekor úgy biztosítjuk a kikapcsolást, hogy a visszakapcsolást, megfelelő lassú felfutás mellett tesszük lehetővé, éspedig csak akkor, amikor az ellenállás egy másik előre meghatározott küszöbértéknél, előnyösen a kezelő elektróda és a kezelendő személy közti érintkezés létrejöttét közvetlenül követő ellenállás értéknél kisebbé válik. A találmánynak az a lényege, hogy a feszültségforrás a kapcsolási elrendezés bemenetén át, analóg kapcsolón és feszültség-áram átalakítón keresztül van a kapcsolási elrendezés kimenetére csatlakozó terhelésre kötve és a feszültség-áram átalakító komparátorra, a komparátor közvetlenül vagy közvetve az analóg kapcsoló vezérlő bemenetére csatlakozik, míg az analóg kapcsoló kimenete referencia feszültségáram átalakító bemenetére van kötve, amely referencia feszültség-áram átalakító kimenete egyrészt egy referencia ellenállásra, másrészt a komparátor másik bemenetére csatlakozik. A találmányt részletesebben az ábrán bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük, az ábrán a találmány egy kiviteli példájának tömbvázlatát szemléltetjük. Egy 1 feszültségforrás a kapcsolási elrendezés bemenetén keresztül 2 analóg kapcsolóra csatlakozik, amely 2 analóg kapcsoló kimenete egyrészt 3 feszültség-áram átalakítóra, másrészt 4 referencia feszültség-áram átalakítóra van kötve. A 3 feszültség-áram átalakító kimenete egyrészt 5 komparátorra, másrészt a kapcsolási elrendezés kimenetén keresztül 6 terhelésre csatlakozik. A 4 referencia feszültség-áram átalakító kimenete egyrészt az 5 komparátor másik bemenetére, másrészt 7 referencia ellenállásra van kötve. Az 5 komparátor kimenete közvetlenül vagy közvetve a 2 analóg kapcsolóra van visszacsatolva. A kapcsolási elrendezés szerinti készülék a következőképpen működik: A 6 terhelés a kezelőelektródok közé kapcsolt kezelendő személy ellenállását és az ezzel sorosan kapcsolódó kontakt ellenállást együttesen reprezentálja, melyek közül a kezelendő személy ellenállása adott esetben közel állandó, míg a kontaktellenállás a kezelőelektródok állapotától, méretétől, anyagától és a csatlakozóközegtől függően változó értékű. A 7 referencia ellenállás a tökéletes kontaktusok esetén mérhető legnagyobb kezelendő személy ellenállásnak megfelelő értékű. A kapcsolásnak az a feladata, hogy ha a 6 terhelés nagyobb mint a 7 referencia ellenállás, akkor a kezelőáram szűnjék meg, illetve csökkenjen egy veszélytelen minimális szint alá, továbbá, ha a 6 terhelés értéke a 7 referencia ellenállás értéke alá csökken a kezelőáram ismét engedélyezve legyen. A bemeneten megjelenő tetszőleges alakú egyen vagy váltakozófeszültségű jel a 2 analóg kapcsolón keresztül a 3 feszültségáram átalakítóba kerül. A 3 feszültség-áram átalakító a bemenetére kapcsolt jel pillanatnyi értékével arányos áramot állít elő. Az így előállított áram a 6 terhelésen keresztül egy Us segédtápfeszültséget előállító generátorba folyik. A 4 referencia feszültségáram átalakító azonos felépítésű a 2 feszültség-áram konverterrel , így ezek kimeneteiből mindig azonos áram folyik a 6 terhelésen illetve a 7 referencia ellenálláson keresztül. Vizsgáljuk először azt az esetet, amikor a 6 terhelés ellenállása nagyobb, mint a 7 referencia ellenállás: Mivel a 2 feszültség-áram átalakító és a 4 referencia feszültség-áram átalakító kimenő árama mindig egyenlő, jelen esetben a 6 terhelésen nagyobb feszültség esik, mint a 7 referencia ellenálláson. Az így előállt feszültségkülönbség az 5 komparátort úgy vezérli, hogy a 2 analóg kapcsolót kikapcsolja. A 2 analóg kapcsoló kikapcsolásával a 3 feszültség-áram átalakító és a 4 referencia feszültség-áram átalakító kimenő árama egy minimális értékre csökken és ezzel egyidejűleg az 5 komparátor bemenetei közel Us segédfeszültség potenciálra kerülnek. Kikapcsolt helyzetben is lesz feszültségkülönbség az 5 komparátor bemenetén, így a 2 analóg kapcsoló kikapcsolva marad. Ezután vizsgáljuk meg azt az esetet, amikor a 6 terhelés kisebb mint a 7 referencia ellenállás: Az 5 komparátor bemenetén most ellentétes előjelű lesz az a feszültségkülönbség, amely a 2 analóg kapcsolót bekapcsolja. A 2 analóg kapcsoló bekapcsolásával a feszültség a 3 feszültség-áram átalakító bemenetére kerül és az így előállított áram a 6 terhelésen folyik keresztül a 4 referencia feszültség-áram átalakító ugyanakkora áramot kényszerít a 7 referencia ellenálláson keresztül. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
