CN110558935B - 医用局部麻醉平面监护仪的前端保护电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医用局部麻醉平面监护仪的前端保护电路及方法，所述检测电极被耦合到放大器的输入端，放大器的输出端连接到监护仪处理电路的检测信号输入端；所述保护电路包括延时器、或门、计数器、开关管、常闭式继电开关；其中，延迟器的输入端和放大器的使能输入端均连接到监护仪处理电路的一使能输出端。本发明结构简单高效，能够准确感知并及时充分地进行静电释放。可以做到静电释放通路的最大程度隔离。

Description

医用局部麻醉平面监护仪的前端保护电路及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医用局部麻醉平面监护仪的前端保护电路及其方法。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高以及人口老龄化的趋势，医疗监护市场得到了空前的发展。其中，麻醉监护仪最普遍的包括心电、血压、血氧常规监护项目，是医院和家庭不可缺少的医疗器械设备之一。

而人体的生物电现象是通过电极采用一定的导联方式拾取的，各非电参数用各种传感器变换成电信号后被拾取。电极形式有皮肤表面电极体表电极、针形电极、微电极等体表电极的形状很多有用于肢体的金属板电极、用橡皮膏粘贴的金属圆盘电极、吸杯电极、浮动型表面电极、按扣式电极以及特殊形式的表面电极耳夹式电极等。由于大部分电极均需要与皮肤接触，而皮肤存在着静电，尤其是干燥环境中，其瞬间大电流很容易对监护仪器造成破坏使其失效。

但目前市场上对于电极的前端保护并没有比较理想的方案，仅通过部分耐压器件也难以完全隔绝接触瞬间的高压大电流冲击，监护仪器仍然存在被损毁的风险，因此，迫切地需要一种新的技术方案来完全隔绝静电击穿风险，以解决现有技术中的不足。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种监护仪的前端保护电路及方法，可应用于医用局部麻醉平面监护仪。电路简单高效，并且兼具灵活性，控制方便，可适用于多种使用场景。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种监护仪前端保护电路，检测电极被耦合到放大器的输入端，放大器的输出端连接到监护仪处理电路的检测信号输入端；其特征在于：

所述保护电路包括延迟器、或门、计数器、开关管、常闭式继电开关；所述继电开关的一常闭触点连接到检测电极与放大器之间，另一常闭触点接地；继电开关中控制线圈的一端接继电器驱动电源，控制线圈的另一端接开关管的集电极，开关管的发射极接地，所述开关管的基极连接到或门的输出端，或门的一输入端连接延迟器的输出端，或门的另一输入端连接计数器的输出端，计数器的输入端连接或门的输出端；延迟器的输入端和放大器的使能输入端均连接到监护仪处理电路的一使能输出端；所述使能输出端用于输出放大器使能信号，使得放大器进入放大工作状态；

其中，所述使能信号为一高电平信号，初始化状态下延迟器的输出和计数器的输出均为低电平，所述计数器为一上升沿触发型的计数器，在计数期间计数器输出的电平为高电平，或门根据延迟器的输出和计数器的输出进行逻辑结果的输出。

进一步的，所述开关管的基极从或门的输出端接收一控制信号；当控制信号为高电平，驱动开关管导通，控制线圈通电，使得继电开关的常闭开关断开；而当控制信号为低电平时，开关管断开，常闭触点导通将检测电极旁路到地。

进一步的，所述延迟器的延时时间可以根据需要设定，优选地设定为1s～30s。

进一步的，所述与常闭触点连接的地是机壳地，所述与发射极连接的地为电源地，电源地通过一磁珠或者一电容连接到机壳地。

进一步的，所述使能信号通过一握持传感器和加速度传感器来产生，监护仪处理电路通过握持传感器检测到检测电极所处的探头被握持，并且通过手势传感器检测到探头存在预定手势动作时，输出所述使能信号。其中，所述预定手势动作包括斜向下运动，或者向下运动后静止。

进一步的，监护仪处理电路还可以输出一模式信号给计数器，当模式信号为第一模式时，设定计数器处于正常工作状态；而当模式信号为第二模式时，计数器被强制输出低电平。

此外，所述计数器通过监护仪处理电路进行计数值的设定或通过外部输入模块进行计数值的设定，设定值根据用户体验需要进行调整。

本发明还提出了一种监护仪前端的保护方法，检测电极通过一放大器将检测信号输出给监护仪处理电路，所述方法包括如下步骤：

S1、将计数器初始化为0，常闭式继电开关将检测电极旁路到地；

S2、监护仪处理电路输出一高电平的使能信号，该使能信号用于触发放大器进入工作状态；

S3、所述使能信号通过延迟器延迟一预定时间后触发继电开关的控制线圈得电以断开常闭开关，并且触发计数器从0开始计数；

S4、所述计数器计数到一预定值后被复位为0，在计数值大于0的期间继电开关的控制线圈维持得电状态；否则返回步骤S2。

本发明的电路解决了现有监护仪前端电路保护不足的缺陷，与现有技术相比，其有益效果包括以下几个方面：

1)通过常闭式继电开关使得检测电极在大部分情况下被旁路到地，尤其是机壳地，而机壳地和电源地进一步隔离，因而能做到静电释放通路的最大程度隔离，提高了电路的可靠性；

2)通过延时复用使能信号，使得静电释放及时，电路结构简单高效；

3)还加入了边沿触发计数器，用于延长电极的有效工作时间，避免频繁延时释放静电带来的响应不够及时的缺陷，极大地提高了用户体验；

4)通过握持感测以及手势感应来生成使能信号，能够准确感知判断电极与人体接触，及时充分地进行静电释放；

5)加入了模式控制，针对同一待测人体的检测部位的移动或者间歇使用的情况，使用计数器在接收到使能信号触发后维持预定时间段的高电平输出，改善了频繁放电带来的不良体验；针对短时间内需要对多个不同待测人员(例如患者)进行测试的情况强制计数器输出低电平，检测电极在每次使用时均进行放电；模式信号的加入大大提高了设备的安全性和灵活性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明一实施例提供的监护仪前端保护电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明解决了现有监护仪前端电路保护不足的缺陷，其构思主要在于：通过常闭式继电开关使得检测电极在大部分情况下被旁路到地，而在电极所连接的接收放大器被使能时，延时复用该使能信号，使得电极在接触监测目标(例如人体)的瞬间先旁路到地充分释放了静电；此外，还加入了边沿触发计数器，用于延长电极的工作时间，避免频繁延时释放静电带来的响应不够及时的缺陷。

如图1所示的监护仪前端保护电路，其适用于各类监护仪的前端保护，包括医用局部麻醉平面监护仪。具体地，所述保护电路包括延迟器、或门、计数器、开关管Q、常闭式继电开关K；检测电极E1通过一电阻R连接到放大器的输入端，放大器的输出端输出经放大后的检测信号到监护仪处理电路的检测信号输入端；保护电路用于实现对放大器、监护仪处理电路的保护，避免静电造成的仪器破坏，如图所示，继电开关K的常闭触点1连接到电阻与放大器之间的连接点，常闭触点2接地GND1，所述GND1可以是电源地、也可以是机壳地(此时监护仪的金属外壳被接地)；继电开关K的控制线圈的一端3接继电器驱动电源Vk，控制线圈的另一端4接开关管的集电极，开关管的发射极接地GND2，所述GND2为电源地，电源地可以通过一磁珠或者一电容连接到机壳地；所述开关管Q的基极连接到或门OR，或门OR的一输入端连接延迟器的输出端，或门OR的另一输入端连接计数器的输出端，计数器的输入端连接或门OR的输出端；延迟器的输入端和放大器的使能输入端均连接到监护仪处理电路的一使能输出端；所述使能输出端用于输出放大器使能信号，使得放大器由待机状态进入放大工作状态；延迟器的延时时间t1可以根据需要设定，优选地设定为1s～30s。

所述使能信号可以通过一握持传感器和加速度传感器来产生，监护仪处理电路通过握持传感器检测到检测电极所处的探头被握持时，并且通过手势传感器检测到检测电极所在的探头存在预定手势动作，此时处理电路输出所述使能信号。所述握持传感器可以是接近传感器，所述手势传感器可以是加速度传感器，所述预定手势动作包括斜向下运动，或者向下运动后静止。

作为示例性地，所述使能信号为一高电平信号，初始状态下延迟器的输出和计数器的输出均为低电平，所述计数器为一上升沿触发型的计数器，当监护仪输出高电平的使能信号后，经t1时间后传输给或门OR，使得或门OR的输出由初始的低电平跳转为高电平，从而触发计数器从0开始计数，在计数值大于0的期间计数器均输出高电平，当计数到预定的计数值N1时，计数器被复位为0、此时计数器输出低电平；或门OR根据两个输入端的输入信号进行逻辑输出。

开关管Q的基极的作用是用于从或门OR的输出端接收一控制信号；当控制信号为高电平，驱动开关管Q导通时，控制线圈通电，使得继电开关的常闭开关断开，从而检测电极E1的信号能够被传送到后级放大电路和检测电路；而当控制信号为低电平时，开关管Q断开，由于继电开关左侧的常闭开关在右侧控制线圈不通电的状态下是闭合的，从而常闭触点1和2导通将检测电极E1旁路到地，如通过机壳放电。

当监护仪发出放大器使能信号时，例如一检测开关被按下，医护人员将会把检测电极E1与检测部位接触，此时仪器存在被人体静电破坏的风险，而通过常闭开关的旁路作用能够很好地规避该风险；当在预定时间内静电被充分释放后，需要断开旁路开关使得检测电极上的检测信号能够被正常传输到放大器的输入端，本发明创造性地复用了监护仪发出的使能信号，通过延迟后的使能信号控制开关管Q的导通使继电开关的控制线圈得电；示例性地，使能信号为高电平，通过或门OR后输出高电平控制开关管Q导通；而在监护仪器使用时，要面临检测电极针对同一待测人体的检测部位的移动或者间歇使用的情况，每次检测时都进行放电将使得检测电极响应不灵敏，本发明进一步配置了一计数器用于在被使能信号触发后维持预定时间段的高电平输出，从而改善了频繁放电带来的不良体验。

进一步的，所述计数器可以通过监护仪处理电路进行计数值的设定，也可以通过外部输入模块进行计数值的设定，设定值根据用户体验需要进行调整。为了增加系统的灵活性，监护仪处理电路还可以输出一模式信号给计数器，当模式信号为第一模式时，设定计数器处于正常工作状态，按上述流程进行工作；而当模式信号为第二模式时，设定计数器强制输出低电平，检测电极在每次使用时均进行放电，这一模式适用于短时间内需要对多个不同待测人员(例如患者)进行测试的情况。模式信号的加入大大提高了设备的安全性和灵活性。

作为替换性的实施例，所述开关管K也可以采用场效应管、MOS管，其中集电极、发射极、基极相应替换成漏极、源极、栅极。使能信号也可以为低电平，此时可以将NPN型的开关管Q替换为PNP三极管，或者通过一非门将使能信号变换为高电平。所述计数器的计数方向可以从0计数到预定值，也可以从预定值计数到0.

更一步地，基于图1的电路对监护仪的前端保护方法进行阐述，检测电极通过一放大器将检测信号输出给监护仪处理电路，所述方法包括如下步骤：

S1、将计数器初始化为0，常闭式继电开关将检测电极旁路到地；

S2、监护仪处理电路输出一高电平的使能信号，该使能信号用于触发放大器进入工作状态；

S3、所述使能信号通过延迟器延迟一预定时间后触发继电开关的控制线圈得电以断开常闭开关，并且触发计数器从0开始计数；

S4、所述计数器计数到一预定值后被复位为0，在计数值大于0的期间继电开关的控制线圈维持得电状态；否则返回步骤S1或S2。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种监护仪前端保护电路，检测电极被耦合到放大器的输入端，放大器的输出端连接到监护仪处理电路的检测信号输入端；其特征在于：所述保护电路包括延迟器、或门、计数器、开关管、常闭式继电开关；所述继电开关的一常闭触点连接到检测电极与放大器之间，另一常闭触点接地；继电开关中控制线圈的一端接继电器驱动电源，控制线圈的另一端接开关管的集电极，开关管的发射极接地，所述开关管的基极连接到或门的输出端，或门的一输入端连接延迟器的输出端，或门的另一输入端连接计数器的输出端，计数器的输入端连接或门的输出端；延迟器的输入端和放大器的使能输入端均连接到监护仪处理电路的一使能输出端；所述使能输出端用于输出放大器使能信号，使得放大器进入放大工作状态；

其中，所述使能信号为一高电平信号，初始化状态下延迟器的输出和计数器的输出均为低电平，所述计数器为一上升沿触发型的计数器，在计数期间计数器输出的电平为高电平，或门根据延迟器的输出和计数器的输出进行逻辑结果的输出。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管的基极从或门的输出端接收一控制信号；当控制信号为高电平，驱动开关管导通，控制线圈通电，使得继电开关的常闭开关断开；而当控制信号为低电平时，开关管断开，常闭触点导通将检测电极旁路到地。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延迟器的延时时间设定为1s～30s。

4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述与常闭触点连接的地是机壳地，所述与发射极连接的地为电源地，电源地通过一磁珠或者一电容连接到机壳地。

5.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述使能信号通过一握持传感器和加速度传感器来产生，监护仪处理电路通过握持传感器检测到检测电极所处的探头被握持，并且通过手势传感器检测到探头存在预定手势动作时，输出所述使能信号。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述预定手势动作包括斜向下运动，或者向下运动后静止。

7.如权利要求2所述的电路，监护仪处理电路还输出一模式信号给计数器，当模式信号为第一模式时，设定计数器处于正常工作状态；而当模式信号为第二模式时，计数器被强制输出低电平。

8.如权利要求2所述的电路，所述计数器通过监护仪处理电路进行计数值的设定或通过外部输入模块进行计数值的设定，设定值根据用户体验需要进行调整。

9.一种监护仪前端的保护方法，检测电极通过一放大器将检测信号输出给监护仪处理电路，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-8任一项所述的监护仪前端保护电路，其中，所述方法包括如下步骤：

S1、将计数器初始化为0，常闭式继电开关将检测电极旁路到地；

S2、监护仪处理电路输出一高电平的使能信号，该使能信号用于触发放大器进入工作状态；

S3、所述使能信号通过延迟器延迟一预定时间后触发继电开关的控制线圈得电以断开常闭开关，并且触发计数器从0开始计数；

S4、所述计数器计数到一预定值后被复位为0，在计数值大于0的期间继电开关的控制线圈维持得电状态；否则返回步骤S2。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使能信号通过一握持传感器和加速度传感器来产生，监护仪处理电路通过握持传感器检测到检测电极所处的探头被握持，并且通过手势传感器检测到探头存在预定手势动作时，输出所述使能信号。

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