WO2007085345A2 - Optokopplervorrichtung und verfahren zur fertigung dessen - Google Patents

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WO2007085345A2
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Erbe Elektromedizin Gmbh
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206—Generators therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

Definitions

  • the invention relates to an electromedical device with an optocoupler device and to a method for the production thereof according to the preamble of patent claims 1 and 10, respectively.
  • optocouplers For the purpose of electrical decoupling so-called optocouplers are known from the prior art, which connect an input circuit by means of optical signals to an output circuit. While providing galvanic isolation between the input circuit and the output circuit, the signals from the input circuit are emitted by a light emitting device, picked up by a light receiving device, and converted into the output circuit accordingly.
  • an object of the present invention to provide an electromedical device with an optocoupler, which ensures safe isolation of input and output currents, the electrochemistryi- 5 see device easily and inexpensively, preferably fully automatically finished leaves.
  • an electromedical device having an optocoupler device for transmitting a signal from an input circuit to an output circuit, comprising a transmitting element connected to the input circuit for emitting a light signal, connected to the output circuit.
  • An essential point of the invention is therefore that the board, which usually has a high dielectric strength, is used to isolate individual circuits against each other.
  • the non-electrical coupling takes place as in commercially available optocouplers on the emitting and receiving of light signals.
  • the erf ⁇ ndungswashe optocoupler device can therefore be made of commercially available components.
  • these standard components can be purchased inexpensively and, on the other hand, they can be easily applied to the board or printed circuit board by means of commercial placement machines.
  • the mechanical distance between the circuits can be varied by means of the thickness of the board. Since printed circuit boards of various thicknesses are commercially available products, a suitable dielectric strength can thus be achieved in a cost-effective manner for every application over the variations of the thickness.
  • the transmitting element and / or the receiving element preferably comprise at least one SMD (Surface Mounted Device) component.
  • SMD Surface Mounted Device
  • the so-called “surface-mount devices” do not have wire leads that usually protrude through the board and are soldered directly to the surface of the board, which is preferred because of the strict mechanical separation between the input circuit and the output circuit Board ensured becomes.
  • the optocoupler device of the electromedical device can ensure a high withstand voltage and a sufficient distance between the output circuit and the input circuit.
  • a first plurality of SMD components for forming a first circuit, comprising the input circuit, and / or a second plurality of SMD components for forming a second circuit, comprising the output circuit, are provided on the at least one circuit board.
  • the packing density and the safety) or dielectric strength of the board can be further increased.
  • the transmitting element and the receiving element each comprise an optically active side and are arranged such that the optically active sides lie opposite one another with the board being interposed.
  • the frequently cuboid transmit and receive demes are thus designed such that only one side of the cuboid is optically active, i. that only one side is suitable for transmitting or receiving the light signal.
  • the other sides are optically blind. If the transmitting element and the receiving element are arranged in such a way that the respective optically active side makes direct or indirect contact with the board surface, the transmitting element and the receiving element are shielded from their environment. Neither can the reception be disturbed by external light sources, nor does the light signal emitted by the transmitting element interfere with its surroundings.
  • the transmitting element comprises a light emitting diode.
  • the receiving element comprises a photodiode, a phototransistor or a phototrysistor.
  • the at least one board can be translucent and is arranged so that the light emitted by the transmitting element passes through the light-transmissive section to the receiving element.
  • the at least one board is made entirely of translucent material, in particular of epoxidharzhal tigern material. If the entire board is translucent, it eliminates the possibly costly provision of a single translucent section.
  • the boards used are so-called FR4 boards. These are made of a mixture of glass fiber fabrics and epoxy resin and have in addition to their translucency on a high fire resistance.
  • the at least one board has a high dielectric strength, in particular approximately 40 kilovolts (KV) per millimeter (mm).
  • KV kilovolts
  • the central idea of the method is therefore similar to the device in that • the skillful application of standard components on a circuit board, an optocoupler for an electromedical device is created, which meets high requirements in terms of withstand voltage.
  • the transmitting element and the receiving element are preferably mounted opposite each on one side of the board. The light signals emitted by the transmitting element pass through the board and are received by the receiving element.
  • the method comprises the application of a plurality of electrical components, in particular SMD components, and of printed conductors on the board surfaces to form with the transmitting element and the receiving dement connected circuits.
  • SMD components makes machining particularly easy and additionally provides safety with regard to the dielectric strength of the resulting opto-coupler, since the individual SMD components are mechanically completely separated from one another by the circuit board.
  • Printed circuit traces and components can be created efficiently by conventional methods on the opposite sides of the board and form corresponding galvanically isolated circuits for the electromedical device.
  • FIG. 1 shows the schematic cross section through an opto-coupler device according to the invention
  • FIG. 2 shows a block diagram with a transmitting and receiving unit
  • Fig. 3a and 3b is a schematic representation of a top or bottom of a board equipped with components.
  • an electromedical device with an optocoupler device will be described.
  • This is a device for high-frequency surgery in which tissue is cut or coagulated by means of high-frequency alternating currents.
  • a control circuit or input circuit is provided, which controls the Kir- or output circuit so that for each application a suitable
  • FIGS. 3a and 3b contain a plan view of a first circuit board surface 51 and a second circuit board surface 52 of a circuit board 50.
  • a plurality of electrical components 5 are interconnected by interconnects 3.
  • the electronic components 5 are SMD components (surface mounted devices), which are soldered to the circuit board 50, for example by means of a reflow method.
  • the transmitting element 10th is Also connected to the tracks 3 and designed as an SMD component, the transmitting element 10th is also connected to the tracks 3 and designed as an SMD component.
  • a receiving element 11 On the other side of the board 50, namely on the second board surface 52, there is a receiving element 11 (see Fig. 3b), which is the transmitting element 10 opposite.
  • This receiving element is connected by interconnects 3 with a plurality of components 5, which are also SMD components.
  • the plurality of electrical components of the first board surface 51 and the second board surface 52 form, among other things, a driving device 30 and a receiving device 40 (see Fig. 2).
  • This drive device 40 comprises an input circuit which is connected to the transmitting element 10.
  • light signals 1 are output from the transmitting unit. These light signals 1 are received by the receiving element 11, processed by the receiving device 40 and converted into an output circuit.
  • the light signals can be both analog and digitally coded.
  • these light signals are transmitted through the transparent board 50.
  • This is shown by the partial cross section of FIG. 1 through the circuit board 50.
  • the transmitting element 10 and the receiving element 12 are located in this cross section. They are respectively mounted on the first board surface 51 and the second board surface 52.
  • two line paths 3 are provided on the sides of the transmitting and receiving element 10, 11.
  • the transmitting element 10, which is a light-emitting diode, has exactly one optically active side 20.
  • This first optically active side 20 is a second optically active side 21 of the Receiving elements 11 located opposite.
  • the receiving element 11 also has only one optically active side 21.
  • the optically active sides 20, 21 are respectively disposed directly on the first board surface 51 and the second board surface 52 and ensure secure transmission of the light signals 1 through the board 50. Furthermore, the optically active sides 20, 21 by direct contact with the Board 50 shielded against external influences.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optokopplervorrichtung zur Übertragung eines Signals von einem Eingangsstromkreis zu einem Ausgangsstromkreis. Hierbei umfasst die Optokopplervorrichtung ein mit dem Eingangsstromkreis verbundenes Sendeelement zur Abgabe eines Signals, ein mit dem Ausgangsstromkreis verbundenes Empfangselement zum Empfangen des Lichtsignals und mindestens eine Platine zur Bildung mindestens des Eingangs- oder des Ausgangsstromkreises. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Sendeelement und dem Empfangselement die Platine zur elektrischen Isolierung des Ausgangsstromkreises und des Eingangsstromkreises gegeneinander vorgesehen. Das Lichtsignal wird durch die Platine hindurch von dem Sendeelement zum Empfangselement übertragen. Da handelsübliche Platinen bzw. Leiterplatten üblicherweise eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen, ist der so entstehende Optokoppler zur galvanischen Trennung von sehr hohen Spannungen, wie sie häufig bei elektromedizinischen Geräten vorkommen, geeignet.

Description

„Optokopplervorrichtung und Verfahren zur Fertigung dessen"
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung sowie ein Verfahren zur Fertigung dessen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10.
Bei elektronischen Geräten ganz allgemein ist es häufig notwendig, Baugruppen elektrisch voneinander zu isolieren, aber trotzdem Daten oder Signale zwischen diesen auszutauschen. Für elektromedizinische Geräte, insbesondere für Hochfrequenz-Chirurgiegeräte, gibt es hohe Isolierungsanforderungen zwischen den einzelnen Baugruppen bzw. Stromkreisen der Baugruppen zu erfüllen. Es geht in diesen Anwendungen nämlich nicht nur darum, eine fehlerfreie Funktion der Geräte zu gewährleisten, sondern auch um die Sicherheit des jeweiligen Patienten. So werden beispielsweise bei der elektrischen Koagulation von Gewebe nicht unerhebliche Ströme und Spannungen freigesetzt, die vom behandelnden Chirurgen zu jedem Zeitpunkt sicher kontrollierbar sein müssen.
Für den Zweck der elektrischen Entkopplung sind aus dem Stand der Technik so genannte Optokoppler bekannt, die einen Eingangsstromkreis mittels optischer Signale an einen Ausgangsstromkreis anschließen. Während eine galvanische Trennung zwischen dem Eingangs Stromkreis und dem Ausgangsstromkreis vorhegt, werden die Signale vom Eingangsstromkreis mittels eines lichtemittierenden Bauelementes ausgesendet, von einem lichtempfangenden Bauelement aufgenommen und entsprechend im Ausgangsstromkreis umgewandelt.
Da die Medizin technik, wie bereits gesagt, sehr hohe Sicherheitsanforderungen an die dort verwendeten Geräte stellt, werden hier große mechanische Abstände der elektrischen Leiterbahnen, also des Eingangsstromkreises zu dem Ausgangsstromkreis, sowie eine große Spannungsfestigkeit der entsprechenden Vorrichtung gefordert. Diese Anforderungen, die beispielsweise bei der Spannungsfestigkeit eine sichere Isolierung von Spannungen mit mehreren Kilovolt (KV) beinhalten, erfordern spezielle Optokoppler.
5 Die Fertigung dieser speziellen Ausführungsformen der Optokoppler ist aufwendig und kostenintensiv. Außerdem verfügen sie häufig nicht über Standardabmessungen und lassen sich so nur schwierig in einem automatischen Fertigungsprozess verwenden. Weiterhin sind diese Optokoppler sehr empfindlich und können im Lötprozess sowie beim Setzen leicht beschädigt werden. Eine aufwendige und teure Qualitätskontrolle ist
0 daher nötig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromedizinisches Gerät mit einem Optokoppler bereit zu stellen, der eine sichere Isolierung von Ein- und Ausgangsströmen gewährleistet, wobei sich das elektromedizini- 5 sehe Gerät einfach und kostengünstig, bevorzugt vollautomatisch, fertigen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektromedizinisches Gerät nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Fertigung eines elektromedizinischen Geräts nach Anspruch 10 gelöst. )
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung zur Übertragung eines Signals von einem Eingangsstromkreis zu einem Ausgangsstromkreis, umfassend ein mit dem Eingangsstromkreis verbundenes Sendeelement zur Abgabe eines Lichtsignals, ein mit dem Ausgangsstromkreis verbunde-
1 nes Empfangselement zum Empfangen des Lichtsignals und mindestens einer Platine zur Bildung mindestens des Eingangs- oder des Ausgangsstromkreises, dadurch gelöst, dass zwischen dem Sendeelement und dem Empfangselement die Platine zur elektrischen Isolierung des Ausgangsstromkreises und des Eingangsstromkreises gegeneinander vorgesehen ist.
)
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht also darin, dass die Platine, die üblicherweise eine hohe Spannungsfestigkeit besitzt, dazu verwendet wird, einzelne Stromkreise gegeneinander zu isolieren. Die nicht elektrische Kopplung erfolgt wie bei handelsüblichen Optokopplern über das Emittieren und Empfangen von Lichtsignalen. Die erfϊndungsgemäße Optokopplervorrichtung kann also aus handelsüblichen Bauteilen hergestellt werden. Diese Standardbauteile lassen sich zum einen kostengünstig erwerben, zum anderen leicht mittels handelsüblichen Bestückungsmaschinen auf die Platine bzw. Leiterplatte aufbringen.
Der mechanische Abstand zwischen den Stromkreisen lässt sich mittels der Dicke der Platine variieren. Da Platinen mit diversen Dicken handelsübliche Produkte sind, lässt sich so auf kostengünstige Weise für jede Anwendung über die Variationen der Dicke eine geeignete Spannungsfestigkeit erzielen.
Es ist zwar denkbar, Eingangsstromkreis und Ausgangs Stromkreis und dazugehörige Schaltungen auf mehreren getrennten Platinen vorzusehen und diese dann zueinander so anzuordnen, dass das Empfangselement das Lichtsignal des Sendeelements empfängt. Es könnte beispielsweise auf einer Oberfläche einer ersten Platine das Sendeelement mit dem Eingangsstromkreis und auf einer Oberfläche einer zweiten Platine das Empfangselement mit dem Ausgangsstromkreis angeordnet werden. Nach der Fertigung der beiden Platinen werden diese zueinander so platziert, dass Sende- und Empfangselement durch die beiden Platinen getrennt werden und Lichtsignale austauschen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn genau eine Platine mit einer ersten Platinenoberfläche und einer zweiten Platinenoberfläche zwischen dem Sendeelement und dem Empfangselement vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Eingangsstromkreis mit dem Sendeelement auf der ersten Platinenoberfläche und der Ausgangsstromkreis mit dem Empfangselement auf der zweiten Platinenoberfläche gebildet sind. Das Empfangselement sowie das Sendeelement werden also wechselseitig auf den Platinenoberflächen so angebracht, dass das vom Sendeelement emittierte Lichtsignal durch die Platine zum Empfangselement gelangt. Ein sicheres Übertragen des Lichtsignals wird so gewährleistet und ein aufwendiges Anordnen mehrerer Platinen zueinander entfällt.
Bevorzugt umfassen das Sendeelement und/oder das Empfangselement mindestens ein SMD-(Surface Mounted Device)-Bauelement. Die so genannten „oberflächenmontierten Bauelemente" besitzen keine Drahtanschlüsse, die üblicherweise durch die Platine hindurchragen. Sie werden direkt auf die Oberfläche der Leiterplatine gelötet. Diese Bestückung der Platinen ist zu bevorzugen, da so eine strikte mechanische Trennung zwischen dem Eingangsstromkreis und dem Ausgangsstromkreis durch die Platine gewährleistet wird. Somit kann die Optokopplervorrichtung des elektromedizinischen Geräts selbst bei einer hohen Packdichte von Bauelementen auf den jeweiligen Oberflächen der Platine eine hohe Spannungsfestigkeit und einen ausreichenden Abstand zwischen dem Ausgangsstromkreis und dem Eingangsstromkreis gewährleisten.
Vorzugsweise sind auf der mindestens einen Platine eine erste Vielzahl von SMD- Bauelementen zur Bildung einer ersten Schaltung, umfassend den Eingangsstromkreis, und/oder eine zweite Vielzahl von SMD-Bauelementen zur Bildung einer zweiten Schaltung, umfassend den Ausgangs Stromkreis, vorgesehen. Die Packdichte und die Sicherheit ) bzw. Spannungsfestigkeit der Platine lässt sich so weiter erhöhen.
Vorzugsweise umfassen das Sendeelement und das Empfangselement jeweils eine optisch aktive Seite und sind derart angeordnet, dass sich die optisch aktiven Seiten unter Zwischenlage der Platine gegenüber liegen. Die häufig quaderförmig ausgebildeten Sende- und Empfangs demente sind also derartig ausgebildet, dass nur eine Seite des Quaders optisch aktiv ist, d.h. dass nur eine Seite zum Senden bzw. zum Empfangen des Lichtsignals geeignet ist. Die anderen Seiten sind optisch blind. Ordnet man das Sendeelement und das Empfangselement so an, dass die jeweilige optisch aktive Seite die Platinenoberfläche direkt oder indirekt kontaktiert, so sind das Sendeelement und das Empfangselement gegenüber ihrer Umwelt abgeschirmt. Weder kann das Empfangs dement durch äußere Lichtquellen gestört werden, noch wirkt das von dem Sendeelement emittierte Lichtsignal störend auf seine Umgebung.
Vorzugsweise umfasst das Sendeelement eine Leuchtdiode.
Vorzugsweise umfasst das Empfangselement eine Fotodiode, einen Fototransistor oder einen Fototrysistor.
Erfindungsgemäß kann nur ein Abschnitt der mindestens einen Platine lichtdurchlässig sein und ist so angeordnet, dass das von dem Sendeelement emittierte Licht durch diesen lichtdurchlässigen Abschnitt zum Empfangselement gelangt. Vorzugsweise ist jedoch die mindestens eine Platine insgesamt aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere aus epoxidharzhal tigern Material gefertigt. Ist die gesamte Platine lichtdurchlässig, so entfällt das eventuell aufwendige Vorsehen eines einzelnen lichtdurchlässigen Abschnitts. Vor- zugsweise handelt es sich bei den verwendeten Platinen um so genannte FR4- Platinen. Diese werden aus einer Mischung von Glasfasergeweben und Epoxidharz hergestellt und weisen zusätzlich zu ihrer Lichtdurchlässigkeit ein hohe Feuerresistenz auf.
5 Vorzugsweise hat die mindestens eine Platine eine hohe Spannungsfestigkeit, insbesondere ca. 40 Kilovolt (KV) pro Millimeter (mm) auf. Somit kann das elektromedizinische Gerät bereits mit geringen Platinendicken eine hohe und ausreichende Spannungsfestigkeit sicherstellen.
) Die oben aufgeführte Aufgabenstellung wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Fertigung eines elektromedizinischen Geräts mit einer Optokopplervorrichtung gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen mindestens eines optisch durchlässigen Abschnitts auf einer Platine,
Aufbringen eines optischen Sendeelements auf einer ersten Platinenoberfläche der Platine,
Aufbringen eines optischen Empfangselements auf einer zweiten Platinenoberfläche ) der Platine, wobei das Sendeelement und das Empfangselement derart aufgebracht werden, dass das Empfangselement Lichtsignale des Sendeelements durch den optisch durchlässigen Abschnitt empfängt.
Der zentrale Gedanke des Verfahrens besteht also ähnlich wie bei der Vorrichtung darin, • dass durch das geschickte Aufbringen von Standardbauelementen auf eine Platine ein Optokoppler für ein elektromedizinisches Gerät geschaffen wird, der hohe Anforderungen hinsichtlich der Spannungsfestigkeit erfüllt. Hierbei werden das Sendeelement und das Empfangselement vorzugsweise sich gegenüberliegend auf jeweils einer Seite der Platine angebracht. Die von dem Sendeelement ausgesandten Lichtsignale durchdringen I die Platine und werden von dem Empfangselement empfangen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Aufbringen einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen, insbesondere SMD-Bauelementen, und von Leiterbahnen auf den Platinenoberflächen zur Bildung von mit dem Sendeelement und dem Empfangs dement verbundenen Schaltungen. Das Verwenden der SMD-Bauelemente macht die maschinelle Fertigung besonders einfach und bietet zusätzlich Sicherheit hinsichtlich der Spannungsfestigkeit des entstehenden Optokopplers, da die einzelnen SMD-Bauelemente durch die Platine mechanisch vollständig voneinander getrennt sind. Leiterbahnen und Bauelemente können effizient mittels herkömmlicher Verfahren auf den gegenüberliegenden Seiten der Platine erstellt werden und entsprechende galvanisch getrennte Schaltungen für das elektromedizinische Gerät bilden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das mittels Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:
- Fig. 1 den schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Opto- kopplervorrichtung;
- Fig. 2 ein Blockdiagramm mit einer Sende- und Empfangseinheit; und
- Fig. 3a und 3b eine schematische Darstellung einer Ober- bzw. Unterseite einer mit Bauelementen bestückten Platine.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile die selben Bezugsziffern verwendet.
In einem Ausführungsbeispiel der vorhegenden Erfindung wird ein elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein Gerät für die Hochfrequenz-Chirurgie, bei der mittels hochfrequenten Wechselströmen Gewebe geschnitten bzw. koaguliert wird. Zur Steuerung dieses hochfrequenten Wechselstroms ist ein Steuerstromkreis bzw. Eingangsstromkreis vorgesehen, der den Wechsel- ström bzw. Ausgangsstromkreis so steuert, dass für jede Anwendung eine geeignete
Stromstärke und Frequenz vorliegt. Um eine sichere Funktionalität des Hochfrequenz- Chirurgiegeräts zu gewährleisten, müssen der Ausgangsstromkreis und der Eingangsstromkreis galvanisch voneinander getrennt sein. Dies wird durch eine erfindungsgemäße Optokopplervorrichtung, wie sie in den Figuren 3a und 3b gezeigt wird, erzielt. Die Figuren 3a und 3b enthalten eine Draufsicht auf eine erste Platinenoberfläche 51 bzw. zweite Platinenoberfläche 52 einer Platine 50. In der schematischen Darstellung der Fig. 3a sind eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen 5 durch Leiterbahnen 3 miteinander verbunden. Bei den elektronischen Bauelementen 5 handelt es sich um SMD- Bauelemente (Surface Mounted Devices), die beispielsweise mittels eines Reflow- Verfahrens auf die Platine 50 aufgelötet sind.
Ebenfalls an die Leiterbahnen 3 angeschlossen und als SMD-Bauelement ausgeführt, ist das Sendeelement 10.
Auf der anderen Seite der Platine 50, nämlich auf der zweiten Platinenoberfläche 52, befindet sich ein Empfangs element 11 (vgl. Fig. 3b), das dem Sendeelement 10 gegenüber liegt. Dieses Empfangs element ist mittels Leiterbahnen 3 mit einer Vielzahl von Bauelementen 5, die ebenfalls SMD-Bauelemente sind, verbunden.
Die Vielzahl von elektrischen Bauelementen der ersten Platinenoberfläche 51 und der zweiten Platinenoberfläche 52 bilden unter anderem eine Ansteuervorrichtung 30 bzw. eine Empfangsvorrichtung 40 (vgl. Fig. 2). Diese Ansteuervorrichtung 40 umfasst einen Eingangsstromkreis, der mit dem Sendeelement 10 verbunden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden gemäß dem Eingangsstromkreis Lichtsignale 1 von der Sendeeinheit abgegeben. Diese Lichtsignale 1 werden von dem Empfangselement 11 empfangen, von der Empfangsvorrichtung 40 verarbeitet und in einen Ausgangsstromkreis umgewandelt. Die Lichtsignale können sowohl analog als auch digital codiert sein.
Erfindungsgemäß werden diese Lichtsignale durch die transparente Platine 50 übertragen. Dies zeigt der Teilquerschnitt der Fig. 1 durch die Platine 50. Wie bereits beschrieben, stehen sich in diesem Querschnitt das Sendeelement 10 und das Empfangselement 12 gegenüber. Sie sind jeweils auf der ersten Platinenoberfläche 51 und der zweiten Platinenoberfläche 52 befestigt. Für den Anschluss an den Eingangs Stromkreis bzw. Aus- gangsstromkreis sind jeweils zwei Leitungsbahnen 3 an den Seiten des Sende- und Empfangselement 10, 11 vorgesehen.
Das Sendeelement 10, das eine Leuchtdiode ist, weist genau eine optisch aktive Seite 20 auf. Diese erste optisch aktive Seite 20 ist einer zweiten optisch aktiven Seite 21 des Empfangselements 11 gegenübet gelegen. Auch das Empfangselement 11 weist lediglich die eine optisch aktive Seite 21 auf. Die optisch aktiven Seiten 20, 21 sind jeweils direkt an der ersten Platinenoberfläche 51 und der zweiten Platinenoberfläche 52 angeordnet und gewährleisten eine sichere Übertragung der Lichtsignale 1 durch die Platine 50. Des weiteren sind die optisch aktiven Seiten 20, 21 durch das direkte Kontaktieren mit der Platine 50 gegen äußere Einflüsse abgeschirmt.
Bezugszeichenliste
1 Lichtsignal
3 Leiterbahn
5 elektrische Bauelemente
10 Sendeelement
11 Empfangselement
20, 21 optische aktive Seite
30 Ansteuervorrichtung
40 Empfangsvorrichtung
50 Platine
51 erste Platinenoberfläche
52 zweite Platinenoberfläche
60 Leiterbahn

Claims

Patentansprüche
1. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung zur Übertragung eines Signals von einem Eingangsstromkreis zu einem Ausgangsstromkreis, umfassend ein mit dem Eingangsstromkreis verbundenes Sendeelement (10) zur Abgabe eines Lichtsignals (1), ein mit dem Ausgangsstromkreis verbundenes Empfangselement (11) zum Empfangen des Lichtsignals (1), und mindestens eine Platine zur Bildung mindestens des Eingangs- oder des Ausgangs Stromkreises dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sendeelement (10) und dem Empfangselement(ll) die Platine (50) zur elektrischen Isolierung des Ausgangsstromkreises und des Eingangsstromkreises gegeneinander vorgesehen ist.
2. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Platine (50) mit einer ersten Platinenoberfläche (51) und einer zweiten
Platinenoberfläche(52) zwischen dem Sendeelement (10) und dem Empfangselement (11) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Eingangsstromkreis mit dem Sendeelement auf der ersten Platinenoberfläche (51) und der Ausgangsstromkreislauf auf der zweiten Platinenoberfläche (52) gebildet sind.
3. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendeelement (10) und/oder das Empfangselement (11) mindestens ein SMD- Bauelement umfassen/umfasst.
4. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mindestens einen Platine (50) eine erste Vielzahl von SMD-Bauelemente zur Bildung einer ersten Schaltung, umfassend den Eingangsstromkreis, und/oder eine zweite Vielzahl von SMD-Bauelemente zur Bildung einer zweiten Schaltung, umfassend den Ausgangsstromkreis, vorgesehen sind/ist.
5. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendeelement (10) und das Empfangselement (11) jeweils eine optisch aktive Seite (20, 21) umfassen und derart angeordnet sind, dass sich die optisch aktiven
Seiten (20, 21) unter Zwischenlage der Platine gegenüber hegen.
6. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendelement (10) ein Leuchtdiode umfasst.
7. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangselement (11) eine Fotodiode, einen Fototransistor oder einen Foto- trysistor umfasst.
8. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Platine (50) insgesamt aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere aus epoxiharzhaltigem Material gefertigt ist.
9. Elektromedizinisches Gerät mit einer Optokopplervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Platine eine hohe Spannungsfestigkeit, insbesondere ca.40 KV/mm pro mm aufweist.
10. Verfahren zur Fertigung eines elektromedizinisches Geräts insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Optokopplervorrichtung, umfassend die Schritte Bereitstellen mindestens eines optisch durchlässigen Abschnitts auf einer
Platine (50),
Aufbringen eines optischen Sendeelements (10) auf einer ersten Platinenoberfläche (51) der Platine (50),
Aufbringen eines optischen Empfangselements (11) auf einer zweiten Plati- nenoberfläche (52) der Platine (50), wobei das Sendeelement (10) und das Empfangselement (11) derart aufgebracht werden, dass das Empfangselement (11) Lichtsignale (1) des Sendeelements (10) durch den optisch durchlässigen Abschnitt empfängt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Aufbringen einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen (5), insbesondere SMD- Bauelemente, und von Leiterbahnen (3) auf den Platinenoberflächen (51, 52) zur Bildung von mit dem Sendeelement (10) und dem Empfangselement (11) verbunde- nen Schaltungen.
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