专利名称：用于减少患者监视装置中的瞬变的方法和设备的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明的实施例涉及耦合到正用患者监视装置监视的患者的电气装置，更具体来说，涉及用于减少患者监视装置上的瞬变(transient)的方法和设备。
背景技术：
通过使电流经过负载来对许多电气装置供电。这种装置的非限制性示例是附设在静脉注射(IV)液体分配器上的电阻加热器，例如可从位于新泽西Totowa的Vital Signs 公司得到的ENFLOW IV流体/血液加温器。电阻加热器通过使电流经过设置在IV流体线 (fluid line)附近的加热线圈来加热IV流体线。当电流经过线圈时，线圈的温度上升，从而加热包含IV流体线的附设盒。许多常见的医疗监视装置通过监视由附设在患者上的各种引线测量的低频电信号，来测量患者生命特征。这些监视装置的典型输入是低通滤波器。低通滤波器通常由例如电阻器、电容器和电感器的无源组件的某种组合构成。本发明人已经观察到，在一些情况下，当装置、如IV流体加温器或其它电气装置耦合到如上所述正由监视装置监视的患者时，在使该装置通电或断电时产生的瞬变可能不合需要地被患者监视装置拾取并显示。本发明人认为，这是由于电气装置到患者的电容耦合促进通过使装置通电或断电而产生的瞬变的传输。例如，当IV流体加温器被通电或断电时，产生瞬变，它们经由电阻加热元件到IV流体线的电容耦合通过IV流体线传播。虽然这些瞬变一般是短暂的，但是，本发明人认为，以低频出现的瞬变由低通滤波器滤波成较低的幅度上升信号，它们作为落入生理信号的通带之内的信号在患者监视装置上是可见的。因此，这些低频信号然后由患者监视装置来监视，从而产生错误数据。这种错误数据使监视患者生命特征对于医生和护士变得困难，并且可在监视设备中引起错误告警。虽然患者监视装置的输入中的屏蔽可阻挡高频瞬变，但是这种滤波在阻挡监视装置容许的信号的低频通带中的信号方面是低效的。因此，本发明人提供用于对耦合到患者的电气装置供电的设备和系统，它减少患者监视装置上的瞬变。
发明内容
本文提供用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置上的瞬变的设备、系统和方法。在一些实施例中，用于减少患者监视装置上的瞬变电气事件的设备可包括装置，它能被通电或断电以引起通过装置的负载的电流，并且具有在使用期间电容耦合到患者的线路输出(line out)；以及控制电路，控制以预定载波频率异相地将第一和第二电压源周期耦合到负载以提供在交替方向上通过负载的连续电流，并且控制以预定载波频率同相地将第一和第二电压源周期耦合到负载以不提供通过负载的电流。在一些实施例中，用于减少患者监视装置上的瞬变电气事件的设备可包括装置， 它能被通电或断电以引起通过装置的负载的电流，并且在使用期间电容耦合到患者；第一电压源，通过第一切换块耦合到装置的第一侧；第二电压源，通过第二切换块耦合到装置的与第一侧相对的第二侧；以及控制器，控制以预定载波频率异相地将第一和第二电压源周期耦合到负载以提供在交替方向上通过负载的连续电流，并且控制以预定载波频率同相地将第一和第二电压源周期耦合到负载以不提供通过负载的电流。在一些实施例中，用于减少在对具有电容耦合到患者监视装置的负载的装置供电时的患者监视装置上的瞬变的方法可包括以预定载波频率异相地将第一和第二电压源周期耦合到装置，以提供在交替方向上通过负载的连续电流；以及以预定载波频率同相地将第一和第二电压源周期耦合到装置，以不提供通过负载的电流。下面描述本发明的其它另外的实施例。
通过参照附图所示的本发明的说明性实施例，能理解以上概述以及下面更详细论述的本发明的实施例。但是要注意，附图仅示出本发明的典型实施例，因此不是要被认为对其范围进行限制，因为本发明可容许其它同样有效的实施例。图1是根据本发明的一些实施例、具有电容耦合到患者的负载的装置的框图。图IA是示出在装置被通电和断电时可产生的瞬变的装置的电容耦合的说明性示意图。图2是根据本发明的一些实施例的装置控制电路的示意图。图3是根据本发明的一些实施例、随时间控制第一和第二电压的说明性简图。图4是根据本发明的一些实施例的装置控制电路的示意图。图5是根据本发明的一些实施例的装置控制电路的示意图。图6是根据本发明的一些实施例、用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置中的瞬变的方法的流程图。为了帮助理解，相同的参考标号在可能的情况下用来表示附图共同的相同元件。 附图不是按比例绘制的，而是为了清楚起见而经过简化。预期一个实施例的元件和特征可有利地结合在其它实施例中而无需进一步说明。
具体实施例方式本文描述用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置上的瞬变的设备、系统和方法。本发明的设备有利地减少或消除由装置产生的可沿电容耦合到患者的输入传送的低频电瞬变。这类低频电瞬变通常会经过在连接到患者的监视装置上的低通滤波器。瞬变然后可不合需要地在监视装置上指示为错误数据。本发明可有利地用于通常与监视装置结合使用的许多装置中。图1示出一种说明性系统，包括具有电容耦合到患者105的负载103的电气装置104。患者105由患者监视装置108经由耦合到患者105和患者监视装置108的一个或更多个电极106(图1所示的 IOB1J来监视。每个电极106可在患者加温装置108的输入耦合到低通滤波器107。合适的装置104的非限制性示例包括由Vital Signs公司生产的ENFL0W IV流体加温器、旁路泵、 输液泵、加温毯以及具有足够大的覆盖区(footprint)以具有到患者的高电容耦合的任何其它装置。合适的患者监视装置108的非限制性示例包括神经监视器(neuromonitor)、心电图监视器、睡眠诊断监视器以及显示能如本文所述被与患者的电容耦合干扰的信号的任何其它装置。患者监视装置108和装置104接收来自一个或更多个电源(图1中未示出)的电力，并且可经由电源电容耦合到地，如电容器10 示意所示。装置104还电容耦合到患者106，如电容器10 示意所示。在一个具体例子中，装置可以是通过静脉注射(IV) 线电容耦合到患者的IV液体加热器。当IV液体加热器被通电时，瞬变穿过IV流体容器、 沿IV线向下传播并且传播到患者体内。瞬变然后可在患者监视装置108上指示，从而引起错误数据。例如，图IA是装置中的电容耦合的示意图示，如上所述。在一些实施例中，装置包括流体盒(fluid cartridge) 110以及设置在流体盒110附近以在操作期间有效地将热量传递到流体盒110的电阻加热线圈112。电阻加热线圈112具有第一端114和第二端116， 它们可各自耦合到电源和地，以便使电流流经电阻加热线圈112，下面更详细地描述。当电流流经电阻加热线圈112时，线圈112的温度上升，从而加热流体盒110。设置在流体盒110 与加热线圈112的相对表面之间的居间介电材料创建用作电容器的介电界面(dielectric interface) 118。当装置最初被通电时，电容器放电，从而生成通过流体盒110的低频瞬变 120。由于流体盒110耦合到患者，所以瞬变120可通过患者传播。在没有利用本发明的情况下，这类瞬变可影响也耦合到患者的任何监视装置。虽然前面的示例描述具有电阻负载的装置，但是本文提供的教导可适用于以例如电感负载、电容负载、电动机负载、电灯负载及诸如此类的其它类型的负载为特点的装置。图2是根据本发明的一些实施例的系统200的示意图。系统200包括装置，装置包括耦合到控制电路204的负载202，例如以上针对图1所述装置中的任一个。如上所述， 当前示例中的电阻负载只是说明性的，并且本文提供的教导可适用于其它类型的负载，例如电容负载、电感负载、电动机负载、电灯负载以及诸如此类和它们的组合。控制电路204 包括第一切换块206、第二切换块208以及控制第一和第二切换块的操作的控制器210。在一些实施例中，单独的控制器可设置在每个切换块中或者耦合到每个切换块，以按照本文提供的教导独立控制其操作。第一切换块206可耦合到第一电压源Vsi和第一地214。第二切换块208可耦合到第二电压源Vs2和第二地216。第一和第二电压源可以是任何合适的电压源，例如一个或更多个DC电源。在一些实施例中，第一和第二电压源可由单个电压发生器来提供，其中负载两端的正端子和地端子的连接可按照本文所述来控制。控制器210控制第一和第二切换块的操作，使得第一和第二电压源VS1_2以预定频率周期耦合到负载202(例如，以预定频率或载波频率切换)，并且使得第一和第二电压源VS1_2同时(例如，同相)或交替(例如，180 度异相)周期耦合到负载202。电压源VS1_2的电位和极性分别相等。在一些实施例中，载波频率可高于耦合到患者的任何生物监视器的通带。在一些实施例中，载波频率大于IOKHz 但小于20KHz。这个频率范围有利地足够高以由监视装置的低通滤波器滤除，但足够低以使电磁干扰为最小。来自电/磁场的经过包括半导体的体二极管的任何装置整流的任何辐射能量将保持在恒定DC电平。当第一和第二电压源VS1_2异相地周期耦合到负载时，电流可在交替方向上流经负载202，如箭头212所示(例如，对应于装置的“接通”状态)。当第一和第二电压源^㈠同相地周期耦合到负载时，没有电流流经负载202 (例如，对应于装置的“断开”状态)。将相应电压源耦合到负载的每个周期可包括接通时间和断开时间，它们共同合计为周期。在一些实施例中，接通时间等于断开时间。在一些实施例中，接通时间和断开时间、如切换的频率在同相和异相操作模式期间可以相同。当装置耦合到患者时，或者当装置耦合到患者与监视装置也耦合到患者协调一致时，周期可连续重复。例如，图3是根据本发明的一些实施例、随时间控制第一和第二电压的说明性简图。如图形302所示，当装置将要被通电时，切换块被控制以异相方式周期耦合第一和第二电压源Vsi和VS2。例如，当第一电压源Vsi耦合到负载(或者如图3所示的“接通”)时，第二电压源^2没有耦合到负载(如图3所示的“断开”)，反过来也是一样。这使电流通过负载202来回传播，如以上针对图2所述。当装置将要被断电时，切换块被控制以同相方式周期耦合第一和第二电压源Vsi 和VS2。例如，当第一电压源Vsi耦合到负载时，第二电压源^2也耦合到负载。当第一电压源Vsi没有耦合到负载时，第二电压源Vs2也没有耦合到负载。因此，第一和第二电压源的同相切换没有引起通过负载的电流。回到图2，如上所述，负载202可电容耦合到患者，如线路(line) 218和电容器C1 以及C2所示。每次控制电路以异相操作模式对到相应电压源的耦合进行切换时(即，负载被供给能量)，产生火花或瞬变(如图2中的瞬变1\和1~2所示)。但是，由于有电压源和地耦合到负载202的任一侧的装置的配置，瞬变T1和T2具有相反极性并且基本上同时发生， 由此基本上相互抵消，并且引起极少或者没有引起耦合到患者的线路218中的电压电位变化，并且没有电流沿线路218流动。因此，因供给负载能量引起的瞬变被减少或者完全没有被患者生理监视器拾取。如果交替电流将要停止，则去除负载能量，瞬变会被生理监视装置看到，因为耦合电容器(C1和C2)会放电，并且直到负载被重新供给能量才会再次充电，从而引起可能在监视装置上看到的低频事件。要去除负载能量而不引起低频瞬变，切换继续进行，但将负载的每侧驱动成0度异相(S卩，同相)。耦合电容器(C1和C2)这时将充电和放电，并且患者节点将具有极小的交替电位。由于负载的每侧以大于患者监视装置的通带的载波频率来驱动， 所以在线路218上产生的任何瞬变主要由在监视装置的输入上的低通滤波器来阻挡。图4是根据本发明的一些实施例的系统400的示意图。与图2所示相似的图4所示的元件采用与图2所示相同的参考标号示出。系统400包括耦合到控制电路204的负载 202，控制电路204包括第一切换块204、第二切换块208以及控制第一和第二切换块的操作的控制器210。 在一些实施例中，第一切换块206可包括第一开关402和第二开关404。第一开关 402耦合在第一电压源Vsi与负载202之间。第二开关404耦合在第一地216与负载202之间。第一和第二开关中的每个开关耦合到控制器210。在一些实施例中，第二切换块208可包括第三开关406和第四开关408。第三开关 406耦合在第二电压源Vs2与负载202之间。第四开关408耦合在第二地218与负载202之间。第三和第四开关中的每个开关也耦合到控制器210。备选地，可提供单独的控制器以控制第三和第四开关。开关402、404、406和408可以是与本文所述的使用和操作兼容的任何合适的开关。负载202是针对图1所述的装置104的被供给能量的负载部分的表示。负载202 电容耦合到线路218，它例如可耦合到患者，患者还有生理监视器耦合到其上。电容耦合在图3中由第一和第二电容器C1和C2示出。在操作中，控制器210经由控制输入来控制四个开关402-408的操作。在一些实施例中，控制器210可以是单独的硬件电路。在一些实施例中，控制器210可通过运行于装置104中存在的微控制器上或者以其它方式提供的软件来实现。当装置104将要被通电时， 控制器210交替接合第一开关402和第四开关408对以及第二开关404和第三开关406对中的每对，以交替地将负载202耦合到第一电压源Vsi和第二地216 (以引起在第一方向上通过负载的电流)以及耦合到第二电压源Vs2和第一地214(以引起在与第一方向相反的第二方向上通过负载的电流)。当开关对异相交替时，电压V1和V2交替上升和下降(其中一个或另一个始终存在以确保电流连续流经负载20 。每一次开关交替时，耦合电容(第一和第二电容器C” C2) 的连接处的电位保持在相同电位。具体来说，由于所产生瞬变的能量极性总是相反，所以瞬变相互抵消，并且转到患者的线路218的电位保持不变。此外，经过负载202的电流保持不变，并且装置保持“接通”，即使电流的方向总是相反。当装置104将要被断电时，控制器210交替接合第一开关402和第三开关406对以及第二开关404和第四开关408对中的每对。由于在这种操作模式期间V1与V2之间不存在电位差(因为两侧为地或者正极)，所以没有电流流经负载202。由于电容器C1和C2 以高频振荡，所以通过线路218发送的任何瞬变由监视装置108(图1所示)上的低通滤波
器滤除ο图5是根据本发明的一些实施例的系统500的示意图。与图2所示相似的图5所示的元件采用与图2所示相同的参考标号示出。系统500包括耦合到控制电路204的负载 202，控制电路204包括第一反相器(inverter) 502和第二反相器504。控制器210控制第一反相器502和第二反相器504的操作，以使装置104通电和断电。当第一反相器502和第二反相器504异相操作时(S卩，当第一反相器作为源(source)进行操作而第二反相器作为宿(sink)进行操作时以及当反过来也一样时)，电流经过负载506，那么装置104被通电。 当第一反相器502和第二反相器504同相操作时(即，当第一反相器作为宿进行操作并且第二反相器作为宿进行操作时，以及当第一反相器作为源进行操作并且第二反相器作为源进行操作时)，没有电流经过负载506，那么装置104被断电。如以上针对图4所述，当装置 104被断电时，反相器以高频振荡，使得频率大于允许通过患者监视装置108上的低通滤波器的最大值。图6是根据本发明的一些实施例、用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置中的瞬变的方法600的流程图。针对图1和图2所示的系统来描述方法600。方法600 —般开始于602，其中装置104电容耦合到患者106，患者106有患者监视装置108 耦合到其上。在604，该方法确定装置104是应当被通电还是断电。如果装置104将要被通电，则该方法进入606。如果装置104将要被断电，则该方法进入608。在606，该方法通过以预定频率并且以异相方式将第一和第二电压源VS1_2周期耦合到负载202，使得电流交替流经负载，来使装置104通电，如上所述。
在608，该方法通过以预定频率并且以同相方式将第一和第二电压源VS1_2周期耦合到负载202，使得电流没有经过负载，来使装置断电。在完成606或608时，该方法一般在 610结束。因此，本文描述用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置上的瞬变的设备、系统和方法。本发明的设备有利地基本上防止由装置产生的电瞬变被传送给电容耦合到患者的输入，由此减少患者监视装置对这类信号的错误显示。虽然以上所述针对本发明的实施例，但是可设计本发明的其它另外的实施例，而没有背离其基本范围。参考标号
100系统1021-3电容器104电气装置105患者Ioe1I电极107低通滤波器108患者监视装置110流体盒112电阻加热线圈114第一端116第二端118介电界面120低频瞬变200系统202负载204控制电路206第一切换块208第二切换块210控制器212箭头214第一地216第二地218线路302图形304图形400系统402第一开关404第二开关406第三开关408第四开关
500系统
502第一
504第二
600方法
602步骤
604步骤
606步骤
608步骤
610步骤
反相器反相器
权利要求
1.一种用于减少患者监视装置上的瞬变电气事件的设备，包括装置，能被通电或断电以引起通过所述装置的负载的电流，并且具有在使用期间电容耦合到患者的线路输出；以及控制电路，控制以预定载波频率异相地将第一和第二电压源周期耦合到所述负载以提供在交替方向上通过所述负载的连续电流，并且控制以预定载波频率同相地将第一和第二电压源周期耦合到所述负载以不提供通过所述负载的电流。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制电路还包括第一切换块、第二切换块以及控制所述第一和第二切换块的操作的控制器。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一切换块耦合到第一电压源和第一地，以及所述第二切换块耦合到第二电压源和第二地。
4.如权利要求1所述的设备，还包括第一电压源，通过第一切换块耦合到所述装置的第一侧；以及第二电压源，通过第二切换块耦合到所述装置的与所述第一侧相对的第二侧；其中所述控制电路包括控制器。
5.如权利要求3-4中的任一项所述的设备，其中，所述第一和第二电压源是一个或更多个DC电源。
6.如权利要求3-4中的任一项所述的设备， 其中所述第一切换块包括第一开关，耦合在所述第一电压源与所述负载之间；以及第二开关，耦合在第一地与所述负载之间， 所述第二切换块包括第三开关，耦合在所述第二电压源与所述负载之间；以及第四开关，耦合在第二地与所述负载之间，以及其中所述控制器配置成控制所述第一、第二、第三和第四开关的操作，使得 当所述负载将要被通电时，所述控制器交替接合第一开关和第四开关对以及第二开关和第三开关对中的每对，以交替地将所述负载耦合到所述第一电压源和所述第二地以引起在第一方向上通过所述负载的电流，以及耦合到所述第二电压源和所述第一地以引起在与所述第一方向相反的第二方向上通过所述负载的电流；以及当所述装置将要被断电时，所述控制器交替接合第一开关和第三开关对以及第二开关和第四开关对中的每对，以导致没有电流流经所述负载。
7.如权利要求3-4中的任一项所述的设备，其中，所述第一切换块包括第一反相器，所述第二切换块包括第二反相器，以及所述控制器控制所述第一反相器和所述第二反相器的操作通过使所述第一反相器和所述第二反相器异相振荡，以导致电流连续交替地流经所述负载，来使所述装置通电；以及通过使所述第一反相器和所述第二反相器同相振荡，以导致没有电流流经所述负载， 来使所述装置断电。
8.如权利要求1或4中的任一项所述的设备，其中，所述预定载波频率高于耦合到患者的生理监视器的输入的通带，所述装置耦合到所述患者。
9.如权利要求1或4中的任一项所述的设备，其中，所述装置是静脉注射液加温装置、 旁路泵、输液泵或加温毯。
10.如权利要求1或4中的任一项所述的设备，其中，所述第一电压源和所述第二电压源由单个电压发生器来提供。
11.一种用于减少在对具有电容耦合到患者监视装置的负载的装置供电时的患者监视装置上的瞬变的方法，包括以预定载波频率异相地将第一和第二电压源周期耦合到所述装置，以提供在交替方向上通过所述负载的连续电流；以及以预定载波频率同相地将所述第一和所述第二电压源周期耦合到所述装置，以不提供通过所述负载的电流。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一电压源和所述第二电压源由单个电压发生器来提供。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一和所述第二电压源经由下列任一项周期耦合到所述装置第一和第二对开关，其中所述两对开关异相振荡，使得电流经过负载，这时所述装置被通电，以及所述两对开关同相振荡，使得电流没有经过负载，这时所述装置被断电；或者第一反相器和第二反相器，所述第一和第二反相器异相振荡，以导致电流连续交替地流经所述负载，以及所述第一和第二反相器同相振荡，以导致没有电流流经所述负载。
14.如权利要求11所述的方法，还包括将所述装置电容耦合到患者，所述患者有生理监视器耦合到其上。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述生理监视器具有低通滤波器，用于从所述生理监视器的输入中滤除高频瞬变，以及所述载波频率大于没有被所述低通滤波器滤除的频率上限。
全文摘要
本文提供用于对耦合到患者的电气装置供电以减少患者监视装置上的瞬变的设备、系统和方法。在一些实施例中，用于减少患者监视装置上的瞬变电气事件的设备可包括装置，它能被通电或断电以引起通过装置的负载202的电流，并且具有在使用期间电容耦合到患者的线路输出218；以及控制电路204，控制以预定载波频率异相地将第一和第二电压源VS1、VS2周期耦合到负载202以提供在交替方向上通过负载202的连续电流，并且控制以预定载波频率同相地将第一和第二电压源VS1、VS2周期耦合到负载202以不提供通过负载202的电流。
文档编号A61B19/00GK102188284SQ20111000790
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月8日
发明者D·E·卡斯蒂 申请人:通用电气公司