CN116421192A - 用于dc泄漏检测的安全电路 - Google Patents

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Abstract

本公开的发明名称是“用于DC泄漏检测的安全电路”。与导管耦合的呈开关盒形式的安全电路检测来自该导管的放大器电路的DC泄漏或发射，并且切换开关以立即终止(切断)到该放大器电路的电力。这种立即电力终止瞬时停止DC泄漏，如果未被检查或者未以其他方式检测到，则该DC泄漏可到达心脏，并且破坏该心脏的电活动并且引起其他损伤。

Description

用于DC泄漏检测的安全电路
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年1月13日提交的美国临时专利申请63/299,138的权益，该临时专利申请以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及医疗探头，并且具体地讲涉及用于从导管接收输入电流的放大器电路的方法和系统。
背景技术
电生理学导管通常用于标测心脏中的电活动。
附图说明
以下结合附图对本发明所公开主题的示例的详细描述将更全面地理解本发明所公开的主题，在附图中，对应或类似的附图标记或字符指示对应或类似的元件，其中：
图1为在本发明所公开主题的安全电路的一个示例中使用的篮状导管系统的示意性图示，其中篮状部分处于膨胀的、展开的构型；
图2为图1的导管的示意性图示，其中篮状部分处于塌缩构型；
图3为示意性地示出图1和图2的导管的框图；
图4为利用图1至图3的导管的示例性操作中的本发明所公开主题的安全电路的框图；并且，
图5为根据本公开的一个示例的示意性地示出由图4的安全电路执行的示例性操作过程的流程图。
具体实施方式
概述
由心脏导管获取的电生理(EP)信号在它们被数字化和处理之前通常由合适的放大器放大。由此类构型产生的一个问题是来自放大器的DC泄漏。由于放大器输入部连接到插入心脏中的电极，因此在放大器输入部处的DC泄漏信号(电流或电压)可到达心脏并破坏其正常电活动或引起损伤。
本发明所公开主题的示例提供了一种呈开关盒形式的安全电路，其用于检测来自放大器电路的DC泄漏或发射，并且提供设备操作安全。DC泄漏可由放大器电路老化或故障而发生。例如，如果DC分量到达与放大器电路相关联的设备的基础结构，并且最终到达心脏，则心脏的正常电活动将被破坏，从而导致对心脏的损害。
在一些示例中，本发明所公开的安全电路包括用于检测从医疗探头部件(诸如电生理导管中的放大器电路)泄漏的DC分量的传感器，所述泄漏的DC分量一旦被检测就导致到放大器电路的电力切断，以阻止DC泄漏。以这种方式，可检测来自放大器电路的DC泄漏并加以处理，从而导致增强的患者安全性。
本发明所公开的安全电路为每个电极提供了已知旁路电路的替代方案，该已知旁路电路需要大体积模拟部件。由于当代安全电路在具有多个电极的导管上操作，因此每个电极将需要大体积模拟部件，从而导致大型且昂贵的解决方案。本发明所公开的安全电路，由于其构造和部件，在多个电极上操作，并且是紧凑的，消除了对当前大型和大体积安全电路的需要。
系统描述
图1为适合与本发明所公开的安全电路300一起使用的导管10的示意图，该导管也称为篮状导管或篮状电生理导管，因为其包括用于大面积标测的篮形高密度电极组件18。篮状导管10例如根据共同拥有的名称为“Basket Catheter With Microelectrode ArrayDistal Tip”的美国专利9,963,733中所公开的篮状导管，该专利全文以引用方式并入本文。
导管10利用其篮形高密度电极组件18提供了大面积标测，因为电极18的集成远侧末端22提供了用于急性焦点映射的超高密度微电极阵列。导管10包括具有近端和远端的细长导管主体12、在导管主体的近端处的控制手柄16(包括用于导管和篮状组件18操纵的偏转旋钮13)、在导管主体12的远侧的(外管34的)中间偏转部分14、以及在偏转节段14的远端处的篮形电极组件18。篮形电极组件(或“篮状组件”)18具有多个脊27，该脊的近端和远端围绕细长的扩张器17/17P，对该膨胀件提供相对于导管的纵向移动，以用于在膨胀构型(图1)和塌缩构型(图2)之间调节该篮状组件的形状。在篮状组件18的远端上安装具有多个表面嵌入的微电极26的远侧末端22，所述表面嵌入的微电极的外表面与衬底主体的外表面大致齐平，以呈现大致平滑、无创伤的远侧末端轮廓。
每个脊27包括一个或多个环形电极240，该一个或多个环形电极检测心脏组织的电活动，以快速标测大面积的心脏的内部几何形状，以用于诊断心律失常。每个环形电极240与相应的导线212A至212N(图3)(也称为“电线”或“线”)通信，其中N表示至少每个脊27的环形电极240的数量。在下文中，导线212A-212N通常被称为元件212。例如，导线212被封装在电缆中，并且导线212与导管10主体中的电路板通信。
如图3所示，电路板例如用作放大器电路281(例如，其包括用于每根导线(线)212的一个或多个放大器(未示出))，该放大器电路放大从环形电极240接收的信号，并将接收的信号以能够由计算机283理解的形式(例如数据)传输到导管10外部并与导管10通信的计算机283。计算机283直接(在图3中以实线示出)或通过网络(在图3中以虚线示出)连接到导管10。放大器电路281从电源285接收其电力。
DC泄漏的检测和防治
图4示出了用篮状导管(例如上文详述的篮状导管10)的示例性操作中的安全电路300，该安全电路也被称为“开关盒”。
当与安全电路300一起使用时，导管10被改性，使得安全电路300的开关302置于电源285和导管10的放大器电路281中间(例如，在它们之间)。开关302例如为硬件开关或者软件或“软”开关。开关302与控制器304通信。安全电路300包括例如DC监测器或DC监测电路312和温度监测器314，上述两者均与控制器304通信。
控制器304与开关302通信，以通过发送信号通知开关处于第一或闭合位置(硬件开关)或设置(软件开关)与第二或打开位置/设置之间，该第一位置/设置在下文中被称为“第一或闭合位置”，在该位置中开关302打开或“接通”且电力从电源285流到放大器电路281，该第二位置/设置在下文中被称为“第二或打开位置”，在该位置中开关302关闭或“断开”且从电源285到放大器电路281的电力流动被切断并且不到达放大器电路281。例如，开关302的第一或闭合位置是默认位置，在该默认位置中电力通过开关302从电源285流到放大器电路281。
例如，控制器304是可编程的以接收阈值DC电流和/或电压以及阈值温度，当达到或超过该阈值DC电流和/或电压以及阈值温度时，使得控制器304发信号通知开关302移动/复位到第二或打开位置/设置，或维持第二或打开位置/设置，使得到放大器电路281的电力被切断。这种电力切断停止了来自放大器电路281的DC泄漏和其他DC发射，使得DC不流入导管10中并且随后到达心脏，并且因此破坏心脏的正常电活动，并导致对心脏的损害。
通常，控制器304包括在软件中编程以执行本文所述的功能的通用计算机。该软件可通过网络以电子形式被下载到计算机，例如或者其可另选地或另外地设置和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。
引线318从DC监测器312延伸到传感器320，沿每根导线212定位。例如，至少一个传感器320沿每根导线(线)212定位。传感器320例如是DC信号传感器，其检测和/或测量流过导线212的DC电流和/或电压。例如，DC电流和/或电压流通常从放大器电路281泄漏或以其他方式发射(例如，在从放大器电路281到导管电极18的方向上流动)。所检测和/或测量的DC电流和/或电压由DC监视器312通过获得由传感器320(例如，从DC信号)测量的、由相应传感器320传输(该传输是连续的(例如，瞬时的)或以规则或随机的时间间隔，通常实时地)的DC电流和/或电压来监测，或由DC监测器312例如连续地(例如，瞬时的)或以规则或随机的时间间隔，通常实时地轮询每一相应传感器320来监测。传感器320可单独地或以两个或更多个传感器组的形式一起传输所检测和/或测量的DC电流和/或电压，并且轮询可在相同或不同时间处对单独传感器320进行，或在相同或不同时间处对两个或更多个传感器进行。
虽然例如每根导线212有至少一个DC信号传感器320，在传感器320和DC加测器312之间有相应的引线318，但是每根导线212可以有多于一个DC信号传感器320。例如，导线212的多个传感器320可位于单根或多根引线318上，该引线318从DC监测器312延伸。
DC监测器312通常向控制器304报告(例如，传输)从传感器320获得的DC信号的存在和/或从该信号测量的DC电流和/或电压(例如，测量的DC电流和/或电压的值)。这种报告或传输例如是连续的、瞬时的和实时的。控制器304处理在给定时间或给定时间段从信号单独地和/或累积地测量的DC电流和/或电压。
如果所检测和报告的DC电流达到或超过被编程到控制器304中的阈值电流和/或电压(例如，表示为值)(例如来自单独线212的电流和/或电压，或累积地在单个时间或时间段处来自两根或更多根(至少多根)线212)，则控制器304将通过发送信号通知开关302。通过发送信号通知开关302取决于开关的当前位置，由此开关302从第一或闭合位置移动到第二或打开位置，或者如果开关302已经处于第二或打开位置，则开关302保持在第二或打开位置。该瞬时动作允许安全电路300立即终止到放大器电路281的电力，以阻止导管10的DC泄漏对心脏的任何有害影响。
例如，累积DC的阈值或截止值为20μAmp。然而，由于在单个专用集成电路(ASIC)上可能存在多根导线(线)212，因此对于连接到放大器电路281(ASIC)的多根(例如，十六根)线212中的每根线212(在图4中，为了便于说明，示出了八根线212)，阈值可以为2μAmp，或者另选地，阈值可以为1μAmp至4μAmp，以处理硅的相同故障(例如，电流泄漏)影响与导线(线)212中的一根导线(线)相关联的多于一个放大器的情况。另外，如果导线(线)212中的任一者具有高于阈值的DC，则将切断到放大器电路281的电力。
温度监测器314包括一根或多根引线322(示出了一根)，每根引线与温度传感器324通信。温度传感器324与放大器电路281的位置通信，并且检测该放大器电路281的位置处的温度。每个检测到的温度由温度监测器314获得，该温度监测器监测温度传感器324。监测使得例如由温度传感器324将温度传输到温度监测器314或者温度监测器314轮询温度传感器324来获得温度。温度传感器324传输或温度监测器314轮询可以是连续的(例如，瞬时的)，或者以规则或随机的时间间隔，并且通常是实时的。
温度监测器314向控制器304报告(例如，通过传输)获得的检测温度。这种报告或传输例如是连续的、瞬时的和实时的。
如果所检测和报告的温度达到或超过例如被编程到控制器304中的阈值温度，则控制器304将通过发送信号通知开关302从第一或闭合位置移动到第二或打开位置，或者如果开关302已经处于第二或打开位置，则将开关302保持在第二或打开位置。该瞬时动作允许安全电路300立即终止到放大器电路281的电力，以阻止由导管10中的高温导致的DC泄漏的任何有害影响。
现在将注意力转到图5，其示出了详述根据本发明所公开主题的示例的计算机实施过程的流程图。包括子过程的上述过程(例如)由安全电路300，例如DC监视器312、控制器304和开关302(例如)自动地和/或实时地执行。该过程参照图1至图4中的元件，如上所述。
该过程在开始框402处开始。导管10正在操作并且安全电路300被激活，例如使得开关302处于第一位置/设置，其中放大器电路281从电源285接收电力。
移动到框404，由DC监测器312(例如)经由引线318和相应DC传感器320在导线212上监测来自放大器电路281的DC信号，包括与其相关联的电流和/或电压。该过程移动到框406，其中在控制器304(该控制器已从DC监测器312接收DC数据)中确定监测的DC电流和/或电压是否已满足或超过阈值DC电流和/或电压。
如果控制器304确定监测的DC电流和/或电压未满足或超过阈值DC电流和/或电压，则该过程移动到框404，从该框处重新开始。
另选地，如果控制器304确定监测的DC电流和/或电压已经满足或超过阈值DC电流和/或电压，则该过程移动到框408。在框408处，控制器304通过发送信号通知开关302移动/设定到第二或打开位置，其中切断到放大器电路218的电力。该电力切断阻止了放大器电路281的操作，从而阻止了来自放大器电路281的任何DC泄漏或发射。然后，该过程移动到框410，在该框处该过程结束。
另外，从框402，并且与该过程移动到框404同时或同时发生，该过程移动到框412。在框412处，温度监测器314监测放大器电路281的一个或多个位置的温度(经由温度传感器324)并且将温度报告(例如，传输)给控制器304。该过程移动到框414，在该框处控制器304确定是否已经满足或超过阈值温度。如果在框414处为否，则该过程移动到框412，从该框处重新开始。
如果在框414处为是，则该过程移动到框408。在框408处，控制器304通过发送信号通知开关302移动/设定到第二或打开位置，其中切断到放大器电路281的电力。该电力切断阻止了放大器电路281的操作，从而阻止了来自放大器电路281的任何DC泄漏或发射。然后，该过程移动到框410，在该框处该过程结束。
虽然安全电路300被示为在导管10外部，但是另选地，安全电路300可以在导管10内部并且为该导管的一部分。
实施例
实施例1
一种用于检测来自耦合到导管(10)的放大器电路(281)的直流(DC)泄漏的设备(300)。该设备(300)包括：开关(302)，该开关用于控制电力从电源(285)到放大器电路(281)的流动，该开关(302)包括第一设置和第二设置，在该第一设置中将电力从电源(285)递送到放大器电路(281)，在该第二设置中将从电源(285)到放大器电路(281)的电力切断；直流(DC)监测器(312)，该直流监测器与放大器电路(281)通信，以用于监测来自该放大器电路(281)的DC信号；以及控制器(304)，该控制器与DC监测器(312)和开关(302)通信，该控制器(304)用于响应于该控制器(304)确定来自DC监测器(312)的检测的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号来控制该开关(302)在该第一设置与该第二设置之间的切换。
实施例2
根据实施例1所述的设备，其中当检测到的DC信号的电流和/或电压已经至少满足阈值电流和/或电压时，该控制器(304)附加地控制开关(302)的切换以从第一设置改变到第二设置，或者保持在第二设置。
实施例3
根据实施例1或实施例2所述的设备，还包括：温度监测器(314)，该温度监测器与控制器(304)通信，该温度监测器(314)用于监测和获得该放大器电路(281)的一个或多个温度，并且用于将获得的温度报告给控制器(304)，并且如果所报告的获得的温度中的一个或多个温度至少满足阈值温度，则该控制器(304)使开关(302)：1)从第一设置切换到第二设置，或者2)如果开关(302)处于第二设置，则保持处于该第二设置。
实施例4
根据实施例1至实施例3中任一个所述的设备，其中该控制器(304)确定来自DC监测器(312)的检测到的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号是基于来自在导管(10)和放大器电路(281)之间延伸的单独线路(212)中的至少一个线路的DC信号。
实施例5
根据实施例1至实施例4中任一个所述的设备，其中阈值DC信号包括1μAmp至4μAmp的电流。
实施例6
根据实施例1至实施例5中任一个所述的设备，其中该控制器(304)确定来自DC监测器(312)的检测到的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号是基于来自在导管(10)和放大器电路(281)之间延伸的至少多个单独线路(212)的累加DC信号。
实施例7
一种用于检测来自耦合到导管(10)的放大器电路(281)的直流(DC)泄漏的方法。该方法包括：监测放大器电路(281)以检测从其中发射的DC信号；确定所述检测到的DC信号是否至少满足预定阈值电流和/或电压；以及，如果来自检测到的DC信号的电流和/或电压至少满足该预定阈值电流和/或电压，则通过发送信号通知开关(302)处于从电源(285)到放大器电路(281)的电力被切断的设置。
实施例8
根据实施例7所述的方法，其中附加地监测放大器电路(281)以检测放大器电路(218)的至少一个位置的温度包括：确定检测到的温度是否至少满足预定阈值温度；以及，如果检测到的温度至少满足预定阈值温度，则通过发送信号通知开关(302)处于从电源(285)到放大器电路(281)的电力被切断的设置。
实施例9
根据实施例7或实施例8所述的方法，其中通过发送信号通知开关(302)处于从电源(285)到放大器电路(281)的电力被切断的设置，包括：1)将开关(302)从闭合设置改变为打开设置，或者2)如果开关(302)处于打开设置，则将开关(302)保持在该打开设置。
实施例10
根据实施例7至实施例9中任一项所述的方法，其中通过发送信号通知开关(302)处于从电源(285)到放大器电路(281)的电力被切断的设置，包括：1)将开关(302)从闭合设置改变为打开设置，或者2)如果开关(302)处于打开设置，则将开关(302)保持在该打开设置。
实施例11
根据实施例7至实施例10中任一个所述的方法，其中该检测到的DC信号包括来自在导管(10)和放大器电路(281)之间延伸的单独线路(212)中的至少一个线路的DC信号。
实施例12
根据实施例7至实施例11中任一个所述的方法，其中检测到的DC信号包括来自在导管(10)和放大器电路(281)之间延伸的至少多个单独线路(212)的累加DC信号。
实施例13
根据实施例7至实施例12中任一个所述的方法，其中沿在导管(10)和放大器电路(281)之间延伸的单独线路(212)中的至少一个线路的预定阈值电流为1μAmp至4μAmp。
尽管本文所述的示例主要涉及用于导管(诸如篮状导管)的安全电路和安全监测器，但本文所述的系统和方法也可用于其他应用，诸如需要检测DC泄漏或发射的其他医疗和外科系统，以及其他系统和医疗探头。
前述公开的主题例如还可以呈计算机软件产品的形式。该产品包括例如其中存储程序指令的有形非暂态计算机可读介质，该指令在被处理器读取时使得处理器检测来自系统(诸如导管，包括篮状导管)的放大器电路的直流(DC)泄漏。
因此应当理解，上述实施例以举例的方式被引用，并且本公开不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本公开的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (10)

1.一种用于检测来自耦合到导管的放大器电路的直流(DC)泄漏的设备，所述设备包括：
开关，所述开关用于控制电力从电源到所述放大器电路的流动，所述开关包括第一设置和第二设置，在所述第一设置中将电力从所述电源递送至所述放大器电路，在所述第二设置中将从所述电源到所述放大器电路的所述电力切断；
直流(DC)监测器，所述直流监测器与所述放大器电路通信，以用于监测来自所述放大器电路的DC信号；以及
控制器，所述控制器与所述DC监测器和所述开关通信，所述控制器用于响应于所述控制器确定来自所述DC监测器的检测到的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号来控制所述开关在所述第一设置与所述第二设置之间的切换。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述检测到的DC信号的电流和/或电压已经至少满足阈值电流和/或电压时，所述控制器附加地控制所述开关的切换以从所述第一设置改变到所述第二设置，或者保持在所述第二设置。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括：
温度监测器，所述温度监测器与所述控制器通信，所述温度监测器用于监测和获得所述放大器电路的一个或多个温度，并且用于将所获得的温度报告给所述控制器，并且如果所报告的所获得温度中的一个或多个温度至少满足阈值温度，则所述控制器使所述开关：1)从所述第一设置切换到所述第二设置，或者2)如果所述开关处于所述第二设置，则保持在所述第二设置。
4.根据权利要求1的设备，其中，所述控制器确定来自所述DC监测器的所述检测到的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号是基于来自在所述导管和所述放大器电路之间延伸的单独线路中的至少一个线路的DC信号。
5.根据权利要求1的设备，其中，所述控制器确定来自所述DC监测器的所述检测到的DC信号是否已经至少满足阈值DC信号是基于来自在所述导管和所述放大器电路之间延伸的至少多个所述单独线路中的累加DC信号。
6.一种用于检测来自耦合到导管的放大器电路的直流(DC)泄漏的方法，所述方法包括：
监测所述放大器电路以检测从所述放大器电路发射的DC信号；
确定检测到的DC信号是否至少满足预定阈值电流和/或电压；以及
如果来自所述检测到的DC信号的电流和/或电压至少满足所述预定阈值电流和/或电压，则通过发送信号通知开关处于从电源到所述放大器电路的电力被切断的设置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，附加地监测所述放大器电路以检测所述放大器电路的至少一个位置的温度，包括：
确定检测到的温度是否至少满足预定阈值温度；以及
如果所述检测到的温度至少满足所述预定阈值温度，则通过发送信号通知开关处于从电源到所述放大器电路的电力被切断的设置。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，所述通过发送信号通知所述开关处于从电源到所述放大器电路的电力被切断的所述设置，包括：1)将所述开关从闭合设置改变为打开设置，或者2)如果所述开关处于所述打开设置，则将所述开关保持在所述打开设置。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述检测到的DC信号包括来自在所述导管和所述放大器电路之间延伸的单独线路中的至少一个线路的DC信号。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述检测到的DC信号包括来自在所述导管和所述放大器电路之间延伸的至少多个所述单独线路的累加DC信号。
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