有源干擾噪聲消除設(shè)備及其相關(guān)方法
【專利摘要】一種用于醫(yī)療設(shè)備的有源噪聲消除設(shè)備(2)包括具有第一輸入連接端(8)、第二輸入連接端(10)以及輸出連接端(12)的有源電路。第二輸入連接端(10)連接至至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號。有源噪聲消除設(shè)備(2)進(jìn)一步包括被適配于與受試者的血流電接觸的低阻抗身體連接電極(4)，其中，低阻抗身體連接電極(4)連接至所述第一輸入連接端(8)，并且反饋支路(14)將輸出連接端(12)與第一輸入連接端(8)相連接。反饋支路(14)包括限流電路(18)，用于將通過所述反饋支路(14)的電流限制為低于預(yù)定電流。
【專利說明】有源干擾噪聲消除設(shè)備及其相關(guān)方法
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年12月5日提交的美國臨時申請第61/630，097號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于本文中。

【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及用于可應(yīng)用于醫(yī)療體內(nèi)傳感器(intra-body sensors)的有源噪聲消除的設(shè)備和方法。
[0004]在許多的醫(yī)療過程中，需要監(jiān)測體腔內(nèi)呈現(xiàn)的各種生理狀況。這些生理狀況通常為物理性質(zhì)-諸如壓力、溫度、流體流速，并且為醫(yī)師或醫(yī)療技師提供關(guān)于患者生理狀況的狀態(tài)的關(guān)鍵信息。
[0005]被廣泛用于監(jiān)測生理狀況的一種設(shè)備是血壓傳感器。血壓傳感器感測患者的血壓的大小，并將其轉(zhuǎn)換為傳輸至患者外部的典型的電信號。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知的是在所謂的傳感器導(dǎo)線的遠(yuǎn)側(cè)部分上安裝傳感器并通過使用活體的血管中的傳感器導(dǎo)線來定位該傳感器，以檢測諸如壓力或溫度的物理參數(shù)。傳感器包括直接或間接地對參數(shù)敏感的元件。
[0007]一種已知的傳感器導(dǎo)線通常具有1.5 - 2米的長度，并且包括沿著導(dǎo)線的主要部分延伸且具有在0.25-0.5mm范圍內(nèi)的外徑的空心管道，通常約為0.35mm。芯線被布置在管道內(nèi)并沿著該管道延伸，并且經(jīng)常從管道的遠(yuǎn)側(cè)開口延伸出去。一個傳感器或多個傳感器被優(yōu)選地布置為與芯線的遠(yuǎn)側(cè)部分相連接，例如，在傳感器導(dǎo)線的遠(yuǎn)端。
[0008]本發(fā)明是可相關(guān)于例如上述類型的傳感器導(dǎo)線來應(yīng)用。
[0009]在一個應(yīng)用中，上述類型的傳感器導(dǎo)線被用于測量血管中的壓力，并且具體地，在心臟的冠狀血管中，例如，用于確定冠狀血管中的收縮。這可以通過確定與血管相關(guān)的所謂的血流儲備分?jǐn)?shù)(Fract1nal Flow Reserve)來執(zhí)行。傳感器導(dǎo)線通常通過使用插入導(dǎo)管來插入，該插入的導(dǎo)管經(jīng)由股靜脈或橈動脈插入，并且通過插入的導(dǎo)管引導(dǎo)至測量位置。
[0010]為了給傳感器供電并且將代表所測量的生理變量的信號通信至外部生理監(jiān)測器，常常表示微纜的用于傳送信號的一個或多個電纜或?qū)Ь€被連接至傳感器，并且經(jīng)由物理電纜或無線地沿著傳感器導(dǎo)線進(jìn)行路由，以從血管傳遞至外部生理監(jiān)測器。
[0011]傳感器元件進(jìn)一步包括電路，該電路總體上以惠斯通電橋類型的布置連接至設(shè)置在膜上的一個或幾個壓阻式元件。如本領(lǐng)域中所熟知的，從周圍介質(zhì)施加于膜的一定的壓力將從而與膜的一定的拉伸或偏轉(zhuǎn)相對應(yīng)，并且從而與安裝在其上的壓阻式元件的一定的電阻相對應(yīng)，并且進(jìn)而與來自傳感器元件的一定的輸出相對應(yīng)。
[0012]在美國2006/0009817A1中，公開了這樣的傳感器和導(dǎo)絲組件的示例，將其全部內(nèi)容并入本文中所公開的醫(yī)療設(shè)備和方法內(nèi)并轉(zhuǎn)讓給本受讓人。系統(tǒng)包括被布置為設(shè)置在身體中的傳感器、被布置為設(shè)置在身體外的控制單元并且在傳感器和控制單元之間的有線連接，以將電源電壓從控制單元提供至傳感器并且在期間通信信號。該控制單元進(jìn)一步具有用于調(diào)制所接收的傳感器信號的調(diào)制器和用于無線通信該已調(diào)信號的通信接口
[0013]在美國專利第7，724，148B2號中，公開了這樣的壓力測量系統(tǒng)的另一個示例，將其全部內(nèi)容并入本文中所公開的醫(yī)療設(shè)備和方法內(nèi)并轉(zhuǎn)讓給本受讓人。壓力傳感器導(dǎo)線適配于在其近端連接至收發(fā)器單元，該收發(fā)器單元適配于經(jīng)由通信信號與通信單元無線通信，該通信單元被布置為與外部設(shè)備相連接。
[0014]在美國專利第6，1112，598號中，也公開了這種壓力傳感器和導(dǎo)絲組件的另外的示例，將其全部內(nèi)容并入本文中所公開的醫(yī)療設(shè)備和方法中并轉(zhuǎn)讓給本受讓人，以及在美國專利第7，207，227B2號中，也公開了這種壓力傳感器和導(dǎo)絲組件的另外的示例，將其全部內(nèi)容并入本文中所公開的醫(yī)療設(shè)備和方法內(nèi)。
[0015]在美國專利第7，326，088號中，公開了適配用于減少導(dǎo)絲組件中泄漏電流的設(shè)備，將其全部內(nèi)容并入本文中所公開的醫(yī)療設(shè)備和方法內(nèi)并轉(zhuǎn)讓給本受讓人。在這個已知的設(shè)備中，施加保護(hù)電位到絕緣體或?qū)Ыz組件的導(dǎo)電導(dǎo)絲護(hù)套，以便從而減少電流泄漏。
[0016]患者身體充當(dāng)導(dǎo)電體積，該導(dǎo)電體積具有暴露于周圍的電子裝置(熒光燈照明、X射線電源等)的大的表面積以及至體內(nèi)電子設(shè)備(起搏器、神經(jīng)刺激器、RF消融設(shè)備、超聲導(dǎo)管等)的直接傳導(dǎo)路徑。因此，通過這種裝置產(chǎn)生的人為電子干擾噪聲在外部裝置的情況下通過電容耦合以及在體內(nèi)裝置的情況下直接通過傳導(dǎo)和/或電容耦合來有效地耦合至患者的身體上。這對于精密電氣的體內(nèi)傳感器是有問題的，因為比感興趣的信號大幾千倍的干擾電壓可破壞測量。圖1中示出了對患者身體影響的簡化示例。在圖1中，標(biāo)示了不同影響的電容。例如，C_ (例如，300pF)是接地電容、Cw (例如，3pF)是與主電源相關(guān)的電容，并且Csup、Ciso是與經(jīng)由體內(nèi)感應(yīng)器連接到身體的測量設(shè)備相關(guān)的電容。此外，例如，主電源V主是230伏的交流(50/60HZ)電壓。是身體的阻抗且并且可以近似為100 Ω。這可以導(dǎo)致身體兩端的電壓約為具有50Hz頻率的2.3V的AC。這個電壓可以自然地影響例如通過是上述類型壓力傳感器的體內(nèi)傳感器所執(zhí)行的測量。
[0017]因為由于傳感器的機(jī)械故障可產(chǎn)生潛在威脅生命的泄漏電流情況，故體內(nèi)傳感器的直接電屏蔽并不總是可能的。這種機(jī)械故障認(rèn)為單模故障條件(SFC)。根據(jù)可適用于醫(yī)療裝置的安全標(biāo)準(zhǔn)，SFC事件不允許導(dǎo)致這種危險的情況，即，需要至少兩種保護(hù)手段。一個可適用的安全標(biāo)準(zhǔn)是IEC60601，其是用于醫(yī)療電氣裝置的安全性和有效性的一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并由國際電工委員會出版。
[0018]傳統(tǒng)上被使用的無源限流屏蔽提供了用于保障電氣安全的附加的手段，該附加手段本質(zhì)上包括連接到設(shè)備接地的阻抗(例如，電阻器)。圖2中示意性地示出了與傳感器導(dǎo)絲連接的這種類型的屏蔽。該屏蔽通過在導(dǎo)絲的屏蔽的外部管道和設(shè)備接地之間連接的無源阻抗來實現(xiàn)。然而，所提供的屏蔽是非常有限的，并且在低頻(〈10kHz)時基本無效。這使得傳感器測量很容易受到50/60HZ線路電壓干擾的損壞。
[0019]圖3是圖2中的屏蔽的示意性簡化電路，圖2示出了設(shè)置有阻抗電路的無源限流屏蔽，該阻抗電路具有10kQ的電阻Rs和3.3nF的電容，導(dǎo)致在50Hz時約91k Ω的阻抗。傳感器電壓小于5伏，其導(dǎo)致小于50 μ A的泄漏電流以滿足“CF”型的SFC需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明的一個目的是實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備，并且特別是體內(nèi)傳感器的改進(jìn)的屏蔽，該改進(jìn)的屏蔽特別有效地使傳感器不受外部的和體內(nèi)干擾源的干擾。
[0021]所公開的發(fā)明可以利用抵消并無效撞擊的電噪聲的電信號的低阻抗連接(即，直接連接至血流)驅(qū)動患者身體來顯著地減少對精確的體內(nèi)傳感器測量(壓力、溫度、流動、pH、位置等)的電干擾，然而在正常和單模式故障(SFC)條件下通過限制患者電流，仍然符合電氣安全(CF型)的最高等級。
[0022]通過使用限流的有源反饋網(wǎng)絡(luò)、屏蔽或與患者的血流直接連接的醫(yī)療傳感器的部分，通過小電流有效地驅(qū)動以平衡并有效地?zé)o效掉由其它干擾的電氣裝置在患者身體上引起的任何電壓電位，其它的干擾電氣裝置為外部(50/60HZ線路電壓、X射線電源、ECG導(dǎo)聯(lián)檢測電路等)和體內(nèi)(心臟起搏器、植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)、神經(jīng)刺激器、RF消融設(shè)備、超聲導(dǎo)管等)這兩者，因此極大地降低了對高精度測量的干擾。
[0023]在有源噪聲消除裝置和方法的另一個實施方式中，也可以降低內(nèi)部傳感器的泄漏電流、切換操作期間的傳感器置位時間以及由于傳感器電纜的電纜電容變化產(chǎn)生的運(yùn)動假象。
[0024]本文公開的實施方式可以提供以下優(yōu)勢中的一個或多個:
[0025]I)通過使用微小校正電流有源地驅(qū)動患者身體，因此利用患者身體作為屏蔽來通過所使用的反饋設(shè)置有源干擾噪聲消除。
[0026]2)滿足患者的泄漏電流的要求。
[0027]3)允許基準(zhǔn)信號是固定基準(zhǔn)電壓或任何傳感器節(jié)點信號。該基準(zhǔn)信號也可以在不同的傳感器信號之間及時進(jìn)行切換。
[0028]4)當(dāng)基準(zhǔn)信號被選擇作為傳感器的節(jié)點信號時，該基準(zhǔn)信號也抑制了由于電纜電容的變化(例如，傳感器導(dǎo)線或?qū)Ч艿膹澢?、器官運(yùn)動等)引起的運(yùn)動假象以及由于傳感器的泄漏電流引起的誤差。
[0029]5)設(shè)置檢測干擾頻率(例如，50/60HZ)和傳感器泄漏電流的檢測和減少的手段。
[0030]6)設(shè)置由片上傳感器的有源電路供應(yīng)的有源屏蔽。
[0031]7)為多個傳感器節(jié)點設(shè)置有源屏蔽。
[0032]8)當(dāng)使用在切換或多路復(fù)用技術(shù)中時，加速傳感器置位時間。
[0033]9)有源噪聲消除可以由外部測量設(shè)備或直接在使用有源電路的傳感器芯片上執(zhí)行。
[0034]另一個目的是通過使用有源噪聲消除設(shè)備提供更加可靠的醫(yī)療設(shè)備。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種噪聲消除設(shè)備，該噪聲消除設(shè)備包括低阻抗體連接電極，并被布置為有源地將限制電流施加到患者身體，從而利用患者身體作為有源屏蔽。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種方法，該方法包括通過低阻抗連接有源地將限制電流施加到患者身體，從而利用患者身體作為有源屏蔽的步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]通過以下結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述，本公開將變得更加全面地理解，其中相似的參考標(biāo)號指代相似的元件，附圖中:
[0038]圖1是外部環(huán)境電壓如何影響患者身體的簡化示圖。
[0039]圖2是與傳感器導(dǎo)絲相連接的無源限流屏蔽的示意性示圖。
[0040]圖3是無源型屏蔽的示意性示圖。
[0041]圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的有源噪聲消除設(shè)備的示意性示圖。
[0042]圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的有源噪聲消除設(shè)備的一個實施方式的示意性示圖。
[0043]圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的有源噪聲和干擾消除的方法。

【具體實施方式】
[0044]在轉(zhuǎn)向詳細(xì)地示出了示例性實施方式的附圖之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請不限于在描述中所闡述的或在附圖中示出的細(xì)節(jié)或手段。還應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語僅僅是為了描述的目的，而不應(yīng)被視為是限制。
[0045]在一個實施方式中，用于醫(yī)療設(shè)備的有源噪聲消除設(shè)備2包括具有第一輸入連接端8、第二輸入連接端10和輸出連接端12的有源電路；被適配于與受試者(例如，人體或動物體)的血流電接觸的低阻抗身體連接電極4以及將所述輸出連接端12與所述第一輸入連接端8相連接的反饋支路14。
[0046]參考圖5，有源噪聲消除設(shè)備的一個實施方式的基本原理是，限流電路18在反饋支路14中將誤差校正電流反饋至患者的身體，其抵消了來自患者的干擾電壓和噪聲的影響。在圖5的實施方式中，有源電路包括具有非常高的振幅的運(yùn)算放大器單元6。運(yùn)算放大器單元6也可以連接作為跨阻放大器或電流至電壓(1-V)轉(zhuǎn)換器。運(yùn)算放大器輸出誤差校正電壓，使得誤差校正電流流過限流電路18。誤差校正電流在負(fù)輸入8處精確地抵消干擾電壓，因此使該輸入保持與基準(zhǔn)輸入10相同的電位。電阻器Rp_設(shè)置1-V轉(zhuǎn)換因數(shù)并且因此針對給定的干擾水平來調(diào)整運(yùn)算放大器的輸出偏移，以及限制最大DC校正電流。電容器CP_限制AC校正電流并且提供控制環(huán)路的頻率穩(wěn)定性。
[0047] 有源噪聲消除設(shè)備2經(jīng)由低阻抗身體連接電極4電連接至患者身體。身體連接電極4被適配于直接連接到人或動物的血液。身體連接電極4通過位于插入到患者的血流中的醫(yī)療設(shè)備的外部部分可以與患者的血液相接觸。例如，如果醫(yī)療設(shè)備是傳感器導(dǎo)絲，可通過將身體連接電極4連接至與血液直接連接的傳感器導(dǎo)絲的外部非絕緣導(dǎo)管來實現(xiàn)與血液的直接接觸。當(dāng)醫(yī)療設(shè)備被插入到患者的體內(nèi)時，身體連接電極4能夠提供患者的身體與有源噪聲消除設(shè)備2的電路之間的電連接。如下面更詳細(xì)的描述，有源噪聲消除設(shè)備2作用為將患者的身體驅(qū)動至所期望的電位，從而消除患者體內(nèi)的任何干擾電壓(或電流)。
[0048]本文中，低阻抗通常指小于IkQ的阻抗值。阻抗值可以取決于在身體連接電極4中所使用的材料。在各種實施方式中，身體連接電極4具有:小于900 Ω、小于800 Ω、小于700 Ω、小于600 Ω、小于500 Ω、小于400 Ω、小于300 Ω或小于200 Ω的阻抗值。在另一個實施方式中，低阻抗身體連接電極4的阻抗值在10-100 Ω的區(qū)間內(nèi)。
[0049]參考圖5，身體連接電極4連接至有源電路的第一輸入連接端8。有源電路包括第一輸入連接端8、第二輸入連接端10和輸出連接端12。有源電路可包括運(yùn)算放大器單元6。在這個實施方式中，預(yù)定基準(zhǔn)信號16連接至運(yùn)算放大器單元6的第二輸入連接端10。運(yùn)算放大器單元6作用為在每個輸入端8、10處保持相同的電壓。存在將運(yùn)算放大器單元6的輸出連接端12連接至輸入連接8的反饋支路14，使得運(yùn)算放大器單元6輸出所需的電壓以保持輸入端8、10處于相同的電位。因此，運(yùn)算放大器單元6輸出基于基準(zhǔn)信號16確定的誤差校正信號(即，電壓)，其將操作為使第一輸入端8達(dá)到與第二輸入端10相同的電壓。誤差校正信號也可以被用于其他有利的目的，諸如測量對患者的電干擾的水平、傳感器導(dǎo)線的電容以及流過患者或傳感器的泄漏電流。
[0050]反饋支路14包括限流電路18，限流電路18被適配于限制通過反饋支路14的誤差校正電流，使得其低于預(yù)定電流。如在圖4中示意性地示出，限流電路18通?？删哂兄付ǖ膫鬟f函數(shù)H(S)。傳遞函數(shù)H(S)可專門用于其中應(yīng)用了有源噪聲消除設(shè)備2的特定醫(yī)療設(shè)備。轉(zhuǎn)移函數(shù)H(S)可以包括電路部件的任何組合，所述電路部件作用為限制從輸出連接端12流至第一輸入連接端8的電流。限制流向第一輸入連接端8的電流還限制了流至身體連接電極4( 即，至患者的身體)的電流。限流電路18的限制電流流至患者的身體的能力是有源噪聲消除設(shè)備2的重要優(yōu)勢。傳統(tǒng)的有源屏蔽機(jī)制對患者造成風(fēng)險，因為泄漏的情況會導(dǎo)致的危險水平的電流流過患者的身體。然而，噪聲消除設(shè)備2的限流電路18被配置為限制流過患者的身體的電流，保護(hù)患者免受在有源屏蔽期間由組件的機(jī)械故障以其他方式導(dǎo)致的危險電流水平的傷害。
[0051 ] 根據(jù)一個實施方式，誤差校正電流(即，從輸出連接端12流至輸入連接8的電流)被限制為50μΑ或更低(諸如30μΑ或15μΑ)。誤差校正電流的最高水平可以與可適用的安全標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，諸如在【背景技術(shù)】部分所簡要論述的安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，有源噪聲消除設(shè)備可以是具體被適配于減少50-60ΗΖ干擾頻率的影響。在一個實施方式中，限流電路18包括關(guān)于最高可允許誤差校正電流以及還關(guān)于噪聲和干擾電壓的頻率匹配的阻抗電路。
[0052]在一個實施方式中，如圖5中所示，限流電路包括電阻器單元和電容單元。在本實施方式中，通過分別將RP_和Cp_配置為具有所期望的電阻和電容來設(shè)定對實現(xiàn)具有期望阻抗的限流電路18所必須的I 所期望的阻抗還可以通過電阻器、電容器或其它電路部件的可替換組合來實現(xiàn)。
[0053]如在圖4中所示，基準(zhǔn)信號16通常可具有指定的傳遞函數(shù)G(S)。傳遞函數(shù)可專門用于具體的頻率范圍，并且還可以被選擇用于確保針對其中應(yīng)用了有源噪聲消除設(shè)備的特定醫(yī)療設(shè)備的控制回路穩(wěn)定性。因為從患者身體至傳感器信號的電容和/或電阻耦合可產(chǎn)生可造成控制回路不穩(wěn)定的正反饋路徑，故保持控制回路穩(wěn)定性是重要的。
[0054]預(yù)定基準(zhǔn)信號16可以是任何穩(wěn)定電壓。因為噪聲消除設(shè)備2作用為使第一輸入連接端8達(dá)到與第二輸入連接端10相同的電位，其遵循在身體連接電極4處的電壓將與在第二輸入連接端10處的電壓相同。因此，該噪聲消除設(shè)備2提供了使用基準(zhǔn)信號16控制在身體連接電極4處的電壓的機(jī)制，其實際上抵消了任何干擾電壓。根據(jù)一個實施方式，預(yù)定基準(zhǔn)信號16是與醫(yī)療設(shè)備接地相關(guān)的固定的DC基準(zhǔn)電壓。
[0055]根據(jù)另一個實施方式，預(yù)定基準(zhǔn)信號16與所述醫(yī)療設(shè)備的傳感器信號相關(guān)。例如，第二輸入連接端10可連接到醫(yī)療裝置內(nèi)的微纜(例如，微纜被用于從壓力傳感器將信號傳輸至患者的外部)。這個實施方式提供了即使在醫(yī)療設(shè)備機(jī)械故障的情況下，基本上防止了泄漏電流從醫(yī)療設(shè)備流到患者的附加的安全優(yōu)勢。出現(xiàn)這個優(yōu)勢是因為當(dāng)傳感器節(jié)點被用作基準(zhǔn)信號16時，噪聲消除設(shè)備2使患者的電壓(即，在身體連接電極4處的電壓)與醫(yī)療設(shè)備的電壓(即，在第二輸入連接端10處的電壓)相同。因此，即使醫(yī)療裝置經(jīng)歷機(jī)械故障，泄漏電流也不會從醫(yī)療設(shè)備流至患者。以這種方式，噪聲消除設(shè)備2可被用于兩種情況:1)限制電流從有源噪聲消除設(shè)備2流至患者(例如，從輸出連接端12至第一輸入連接端8)，以及2)在機(jī)械故障的情況下，防止泄漏電流從醫(yī)療設(shè)備流至患者。
[0056]當(dāng)在切換或多路復(fù)用技術(shù)中使用醫(yī)療設(shè)備時，使用傳感器微纜作為基準(zhǔn)信號16可以加速傳感器置位時間。每個傳感器微纜和導(dǎo)管具有相關(guān)聯(lián)的分布式電阻、電容和電感。電容通常是約為100pF/m的傳感器導(dǎo)線。該電容產(chǎn)生RC濾波器時間常數(shù)。換言之，在對具體的傳感器節(jié)點加壓后，在電壓和電流已置位至它們的新值之前必須經(jīng)過一定的時間。這造成了關(guān)于各種傳感器節(jié)點能夠多快地在(諸如溫度/壓力讀數(shù)等)之間進(jìn)行切換的基本限制。通過將有源屏蔽驅(qū)動施加到導(dǎo)管和/或使用有源噪聲消除設(shè)備2的患者身體，基本上消除了在傳感器電纜(即用作至有源驅(qū)動的基準(zhǔn)信號16)與導(dǎo)管/患者身體之間的電容影響。因為傳感器電纜和導(dǎo)管/患者身體處于相同電位，故沒有電流可以流動，并且因此不可以生成RC時間常數(shù)。因此，使用噪聲消除設(shè)備2的有源驅(qū)動極大地加速了置位時間。
[0057]當(dāng)基準(zhǔn)信號被選擇作為傳感器節(jié)點信號時，其還抑制了由于電纜電容變化(即，傳感器導(dǎo)線或?qū)Ч軓澢?、器官運(yùn)動等)導(dǎo)致的運(yùn)動假象以及由于傳感器泄漏電流導(dǎo)致的誤差。
[0058]根據(jù)又一個實施方式，預(yù)定基準(zhǔn)信號16是通過在所述醫(yī)療設(shè)備的不同的傳感器的信號間進(jìn)行切換獲得的。本實施方式提供幾個優(yōu)勢。首先，由于不同的相關(guān)聯(lián)的阻抗，故在不同的傳感器信號上的干擾水平可以是不同的。使用在給定時間內(nèi)將被測量的傳感器信號作為基準(zhǔn)信號16，因此減少了具體針對那個信號的干擾。簡單地說，使用傳感器信號作為基準(zhǔn)信號16 “保護(hù)”了在給定的時間內(nèi)將被測量的信號。第二，使用特定的傳感器信號作為基準(zhǔn)信號16降低了當(dāng)測量特定傳感器信號時來自該特定傳感器信號的泄漏電流，從而允許更穩(wěn)定和魯棒性信號(各種傳感器信號通常處于不同的電壓)。再次，這個實施方式提供“保護(hù)”目前感興趣的信號的能力。第三，在不同的傳感器信號之間切換以獲得基準(zhǔn)信號16的能力可被用于測量來自特定的傳感器信號的泄漏電流。例如，如果傳感器具有三個信號線，任何泄漏電流可以被精確定位到特定的傳感器導(dǎo)線。
[0059]根據(jù)一個實施方式，有源噪聲消除設(shè)備2被布置在醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)端。該醫(yī)療設(shè)備可以是被適配于插入到患者體內(nèi)的細(xì)長醫(yī)療導(dǎo)管，諸如在其遠(yuǎn)端部分設(shè)置有壓力傳感器的傳感器導(dǎo)絲。有源噪聲消除設(shè)備2可以通過集成在相同的芯片上而被布置為與壓力傳感器相連接。同樣地，如果醫(yī)療設(shè)備是設(shè)置有另一類型的傳感器(例如，溫度、流量、PH等)的傳感器導(dǎo)絲，則該噪聲消除設(shè)備2可以被集成在可替換的芯片上。
[0060]因此，本發(fā)明可適用于設(shè)置有一個或多個體內(nèi)傳感器的任何類型的醫(yī)療設(shè)備，該一個或多個體內(nèi)傳感器布置為測量例如壓力、溫度、流量、PH值當(dāng)傳感器定位在醫(yī)療設(shè)備(所謂的mGPS傳感器)的遠(yuǎn)端的尖端部分時的位置中的一個或多個。本發(fā)明也可以被使用在植入到受試者中的半永久或永久的醫(yī)療設(shè)備中。
[0061]現(xiàn)在將參考圖6中示出的示意性流程圖對醫(yī)療設(shè)備中有源噪聲和干擾消除的方法進(jìn)行描述。
[0062]在一個實施方式中，該方法包括:設(shè)置具有第一輸入連接端8、第二輸入連接端10和輸出連接端12的有源電路，其中所述第二輸入連接端連接至預(yù)定的基準(zhǔn)信號，將低阻抗身體連接電極4布置為與人體或動物體的血流電接觸，其中所述身體連接電極4連接至所述第一輸入連接端8，并且設(shè)置連接所述第一輸出連接端12與所述第一輸出連接端8的反饋支路14。該方法進(jìn)一步包括通過提供限流電路18來限制通過所述反饋支路14的誤差校正電流，這樣使得所述誤差校正電流低于預(yù)定電流。在圖6中所示的實施方式中，設(shè)置有源電路的步驟包括設(shè)置具有反饋支路的運(yùn)算放大器單元。身體連接電極可以被連接至運(yùn)算放大器單元的輸入。
[0063]誤差校正電流可以被限制為50 μ A或更低。有源消除可以具體地被適配于減少50-60ΗΖ的干擾頻率的影響。如上所述，預(yù)定基準(zhǔn)信號16可以是與醫(yī)療設(shè)備接地相關(guān)的固定參考電壓?？商鎿Q地，預(yù)定基準(zhǔn)信號16可以與醫(yī)療設(shè)備的傳感器信號相關(guān)。在一個實施方式中，基準(zhǔn)信號16是通過在醫(yī)療設(shè)備的不同的傳感器信號之間進(jìn)行切換而獲得的。
[0064]低阻抗身體連接電極4被適配于直接連接到人或動物的血液。這是根據(jù)以上結(jié)合噪聲消除設(shè)備2所公開的不同實施方式來實現(xiàn)的。
[0065]在一個實施方式中，限流電路18包括阻抗電路，該阻抗電路包括例如電阻器單元和/或電容單元。
[0066] 在各種示例性實施方式中示出的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造和布置僅僅是說明性的。盡管已對本公開的一些實施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但可以有許多變形(例如，在不同的元件的尺寸、部件以及結(jié)構(gòu)上的變化、參數(shù)值、材料使用的變化等)。例如，可以改變元件的位置并且可以更改或改變分散的元件或位置的性質(zhì)或數(shù)量。因此，所有這些修改旨在被包括在本公開的范圍之內(nèi)。可根據(jù)可替換的實施方式來改變或重新排序任何過程或方法步驟的順序或序列?？梢栽诓槐畴x本公開的范圍的情況下對示例性實施方式的設(shè)計、操作狀況和布置進(jìn)行其它的替代、變形、改變和省略。
【權(quán)利要求】
1.一種用于醫(yī)療設(shè)備的有源噪聲消除設(shè)備，包括: 有源電路，具有第一輸入連接端、第二輸入連接端和輸出連接端，其中，所述第二輸入連接端被連接至至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號； 低阻抗身體連接電極，被適配于與受試者的血流電接觸，其中，所述低阻抗身體連接電極連接至所述第一輸入連接端；以及 反饋支路，將所述輸出連接端與所述第一輸入連接端相連接； 其中，所述反饋支路包括限流電路，所述限流電路被適配于將通過所述反饋支路的電流限制為低于預(yù)定電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述電流被限制為50μA以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述有源噪聲消除設(shè)備被適配于減少50-60ΗΖ的干擾頻率的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號是與所述醫(yī)療設(shè)備的接地相關(guān)的固定基準(zhǔn)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號與所述醫(yī)療設(shè)備的傳感器信號相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號是通過在所述醫(yī)療設(shè)備的不同傳感器信號之間進(jìn)行切換而獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述身體連接電極被適配于直接連接至所述受試者的血流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述限流電路包括阻抗電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述限流電路包括電阻器單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述限流電路包括電容單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述醫(yī)療設(shè)備是傳感器導(dǎo)絲，并且所述身體連接電極被適配于連接至所述傳感器導(dǎo)絲的外部非絕緣導(dǎo)管。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述醫(yī)療設(shè)備是被適配于插入所述受試者中的細(xì)長的醫(yī)療導(dǎo)管，并且所述噪聲消除設(shè)備被布置在位于所述醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)端部分上的傳感器芯片上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的有源噪聲消除設(shè)備，其中，所述細(xì)長的醫(yī)療導(dǎo)管是在所述遠(yuǎn)端部分上設(shè)置有壓力傳感器的傳感器導(dǎo)絲。
14.一種傳感器導(dǎo)絲，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源噪聲消除設(shè)備。
15.一種醫(yī)療設(shè)備中的有源噪聲和干擾消除的方法，包括: 設(shè)置具有第一輸入連接端、第二輸入連接端和輸出連接端的有源電路，其中，所述第二輸入連接端連接至至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號， 將低阻抗身體連接電極布置為與受試者的血流電接觸，其中，所述身體連接電極連接至所述第一輸入連接端， 設(shè)置將所述輸出連接端與所述第一輸入連接端相連接的反饋支路，以及 通過設(shè)置限流電路來限制通過所述反饋支路的誤差校正電流，使得所述誤差校正電流低于預(yù)定電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，設(shè)置所述有源電路的步驟包括設(shè)置運(yùn)算放大器單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述誤差校正電流被限制為50μ A以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述有源噪聲和干擾消除被適配于減少50-60ΗΖ的干擾頻率的影響。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號是與所述醫(yī)療設(shè)備的接地相關(guān)的固定基準(zhǔn)電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號與所述醫(yī)療設(shè)備的傳感器信號相關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號是通過在所述醫(yī)療設(shè)備的不同傳感器信號之間進(jìn)行切換而獲得的。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述身體連接電極被適配于直接連接至所述受試者的血液。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述限流電路包括阻抗電路。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述限流電路包括電阻器單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述限流電路包括電容單元。
26.一種用于醫(yī)療設(shè)備的有源噪聲消除設(shè)備，所述醫(yī)療設(shè)備被配置為插入受試者中，包括: 身體連接電極，被配置為與受試者電接觸； 有源電路，被配置為基于至少一個預(yù)定基準(zhǔn)信號的電壓來保持所述身體連接電極的電壓； 限流電路，被配置為限制所述有源電路施加于所述受試者的電流。
【文檔編號】A61B5/00GK104080396SQ201280058608
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】芒努斯·薩穆埃爾松 申請人:圣朱迪醫(yī)藥系統(tǒng)公司