DE19833244B4

DE19833244B4 - Systeme zur elektrischen Isolierung von Patienten

Info

Publication number: DE19833244B4
Application number: DE19833244A
Authority: DE
Inventors: Charles Lucian Dumoulin; Kenneth William Rohling; Ronald Dean Watkins; Randy Otto John Giaquinto
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2018-07-24
Also published as: IL126253A0; JPH11230705A; JP4124880B2; DE19833244A1; US5807253A

Abstract

Elektrisches Isoliersystem (10) zur Verwendung in einer sterilen Umgebung, das zur Verhinderung eines Energieflusses von einer medizinischen Ausrüstung (9) zu einer invasiven Einrichtung (5) dient, die mit einem Subjekt (1) in Kontakt ist, mit
a) einem hermetisch abgedichteten Gehäuse (11) mit einem Hauptabschnitt (15), einem Adapterabschnitt (19) und einer Trennwand (22) zwischen dem Haupt- (15) und dem Adapterabschnitt (19)
b) einer Isolierschaltung (40) in dem Gehäuse (11) mit Eingangsleitungen (43) und Ausgangsleitungen (41), welche Eingangsleitungen (43) mit der invasiven Einrichtung (5) funktional gekoppelt sind, welche Isolierschaltung (40) zum Durchlassen eines Signalbands zu ihren Ausgangsleitungen (41) abgestimmt ist, das im wesentlichen ein Frequenzband von Signalen darstellt, die von der invasiven Einrichtung (5) zu empfangen sind, während im wesentlichen alle anderen ungewollten Energieübertragungen blockiert werden,
c) einer Signalformungsschaltung (60) in dem Hauptabschnitt (15) mit Eingangsleitungen (61) und Ausgangsleitungen (63), welche Eingangsleitungen (61) mit den Ausgangsleitungen (41) der Isolierschaltung...

Description

Diese Erfindung betrifft eine medizinische Sicherheitseinrichtung, und spezieller Systeme zur elektrischen Isolierung eines Patienten von einer medizinischen Ausrüstung.
Viele herkömmliche medizinische Abläufe beinhalten die Abbildung innerer Organe eines Subjekts während eines medizinischen Verfahrens, um einen Arzt an Strukturen, wie Gefäße und Nerven, heranzuführen.
Es gibt auch invasive medizinische Vorgehensweisen, bei denen eine Einrichtung, wie ein Katheter, eine darin eingeschlossene Hochfrequenzspule (RF-Spule) zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen (MR-Signalen) aufweist, die entweder zur Lokalisierung des Katheters und/oder zur Ausbildung eines MR-Bildes verwendet werden.
Patienten, die einer medizinischen Abbildung unterzogen werden, müssen vor Störungen des medizinischen Abbildungsgerätes und anderen mit den Patienten verbundenen medizinischen Einrichtungen geschützt werden. Aufgrund des Wesens der Magnetresonanzabbildung (MR-Abbildung) bestehen bestimmte Forderungen. Bei einer nicht eingreifenden MR-Abbildung (in das Subjekt werden keine Einrichtungen eingeführt) wird die Isolierung des Patienten von dem MR-Abbildungssystem durch das Einfügen isolierender Materialien in den Aufbau der Oberflächen bewirkt, mit denen der Patient wahrscheinlich in Berührung kommt (beispielsweise die Oberflächenspulen, das Patientenbett, usw.).
Bei eingreifenden Vorgehensweisen ist die Auflage der Patientenisolierung komplizierter, da eingreifende Einrichtungen mit dem Subjekt in Kontakt kommen. Dies kann besonders dann kritisch sein, wenn die invasive Einrichtung mit elektrisch empfindlichem Gewebe (beispielsweise dem Herzmuskel, dem Gehirngewebe) in Kontakt kommt.
Der Aufbau einer Isolierschaltung, die unter MR-Bedingungen arbeitet, ist nicht einfach. Die folgenden Forderungen müssen von einer Isoliereinrichtung erfüllt werden, die einen Patienten schützen soll, der einem eingreifenden Verfahren unterzogen wird, bei dem eine Einrichtung, wie eine MR-Empfangsspule gleichzeitig in einem Subjekt plaziert und mit einer externen medizinischen Einrichtung verbunden ist.

1. Es muß ein hoher Grad an elektrischer Isolierung vorgesehen werden. Diese Isolierung muß zum Schutz des Subjekts vor Strömen ausreichen, die bei Erdungkreisen und katastrophalen Störungen der medizinischen Ausrüstung auftreten.
2. Die Isolierschaltung muß Hochfrequenzsignale mit sehr niedrigem Pegel, wie jene durch eine MR-Spule induzierten Signale ohne Einführung einer wesentlichen Rauschmenge durchlassen können.
3. Die Isolierschaltung muß bei Anwesenheit eines starken magnetischen Feldes funktionieren können.
4. Die Isolierschaltung muß gegenüber Störungen tolerant sein.
5. Die Isolierungsschaltung muß klein genug sein, um in ein Gehäuse geeigneter Größe zu passen.
6. Und die Isolierungsschaltung muß stabil und gegenüber Änderungen der Ausführungen resistent sein.

Viele herkömmliche Isolierschaltungen verwenden einen Eisenkern. Werden diese Schaltungen in ein starkes magnetisches Feld einer MR-Abbildungseinrichtung eingetaucht, geht der Eisenkern in die Sättigung, woraus sich der Verlust der Kopp lung zwischen den Sekundär- und Primärwicklungen des Transformators ergibt.
Eine MR-Abbildungseinrichtung erzeugt auch sich sehr schnell ändernde Magnetfelder während der Erzeugung von bei der Abbildung verwendeten Feldgradienten. Die sich ändernden Magnetfelder können Ströme in einer ungenügend entwickelten Isolierschaltung induzieren.
Herkömmliche optische Isolierungseinrichtungen sind für die Verwendung mit invasiven Einrichtungen nicht besonders gut geeignet, die eine Energieversorgung von der medizinischen Ausrüstung erfordern, da zusätzliche isolierte Einrichtungen bereitgestellt werden müssen, um der Erfassungseinrichtung Energie zuzuführen. Des weiteren würde die Verwendung einer optischen Isolierung in einer Schaltung zur Verbreitung von Signalen mit geringem Pegel, wie solchen, die während MR-Abbildungsabläufen erfaßt werden, das Signal-Rausch-Verhältnis der erfaßten Signale verschlechtern.
Eine eigene kapazitive Kopplung ist aufgrund der großen physikalischen Einrichtungsgröße, die zur Ausbildung einer Doppelbarrierenisolierung mit akzeptablem Verlust- bzw. Leckstrompegel erforderlich ist, ebenfalls nicht gut geeignet.
Aus der US-A-4 853 772 ist eine elektronische Endoskopvorrichtung mit einem Endoskop bekannt, das eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Umwandlung von Bildinformationen eines zu betrachtenden Gegenstands in ein elektrisches Signal und eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweist, die das Ausgangssignal der Bildaufnahmeeinrichtung in ein Videosignal verarbeitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung umfasst eine Trenneinrichtung, die die von der Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Informationen von einem patientenseitigen Schaltungsteil von einem sekundärseitigen Schaltungsteil entkoppelt und zu diesem überträgt, sowie eine Umwandlungseinrichtung, die das von der Bildaufnahmeeinrichtung erhaltene Signal in ein Signal umwandelt, das durch die Trenneinrichtung übertragen wird, und das Signal der Trenneinrichtung zuführt. Das elektronische Endoskop ist mit einem länglichen flexiblen Einführteil ausgestattet, an dessen rückseitigem Ende ein Betätigungsteil angekoppelt ist. Seitlich vom rückseitigen Endteil des Betätigungsteils erstreckt sich eine flexible Universalanschlussschnur, die am vorderen Ende mit einem Stecker versehen ist. Dieser Stecker wird in eine Steckeraufnahme eines Videoprozessors eingeführt.
Ferner offenbart die US-A-4 737 712 ein isoliertes Leistungsübertragungs- und Patientenüberwachungssystem mit einer Störbeseitigung, das bei einer Kernspinvorrichtung anwendbar ist. Das System umfasst eine Energiequelle, um elektrisch isolierte Einrichtungen kontinuierlich mit Energie zu versorgen, die zur Überwachung des physiologischen Zustands eines Objekts verwendet werden. Die Energiequelle umfasst eine erste Komponente zur Erzeugung einer Energieart und eine zweite Komponente zum Erhalten dieser Energie und deren Umwandlung in eine zweite Energieart, die verwendet wird, um die elektrisch isolierten Einrichtungen mit Energie zu versorgen. Die erste und die zweite Komponente sind miteinander durch ein elektrisch isoliertes Medium verbunden, um eine kontinuierliche Energieübertragung von dem ersten zu dem zweiten Element zu erlauben und eine Störung aufgrund der Untersysteme der Kernspinvorrichtung zu beseitigen. Das erste Element kann ein Array von LEDs sein, während das zweite Element ein Array von Fotoelementen sein kann. Das erste und das zweite Element können auch Ultraschallwandler sein, die über die Luft oder ein Keramiksubstrat gekoppelt sind.
In der US-A-3 690 313 ist schließlich eine elektrisch isolierte Signalwegeinrichtung für eine physiologische Überwachungseinrichtung beschrieben. Die Einrichtung zur Bereitstellung einer elektrischen Isolierung zwischen einem Patienten und der physiologischen Überwachungseinrichtung umfasst einen Verstärker, an dessen Eingang ein physiologisches Signal vom Patienten liegt, und einen ersten Schaltungszweig mit einem Isolierwandler, der zwischen einen Modulator und einen Demodulator zur Verbindung einer Gleichspannungsquelle mit dem Verstärker geschaltet ist. Am Ausgang des Verstärkers liegt ein zweiter Schaltungszweig mit einem Isolierwandler, der zwischen einen Modulator und einen Demodulator geschaltet ist, und der Ausgang des Demodulators ist mit dem Eingang der physiologischen Überwachungseinrichtung verbunden. Die Isolierwandler beinhalten jeweils eine äußerst niedrige Kapazität zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung, um eine sehr hohe Reaktanz hinsichtlich niedriger Frequenzen auszubilden.
Gegenwärtig besteht das Erfordernis nach einer Einrichtung, die von der medizinischen Ausrüstung einen begrenzten Betrag an einer elektrischen Leistung zu Einrichtungen in oder nahe an einem Subjekt durchlassen kann, während eine Magnetresonanz (MR) oder ein ähnliches Signal von dem Subjekt zurück zu der medizinischen Ausrüstung weitergegeben wird.
Der Erfindung liegt demnach eine Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung auszugestalten, die ein Subjekt vor einem elektrischen Schock von einer invasiven Einrichtung schützt, wodurch Herzprobleme verhindert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung einer Einrichtung, die ein Subjekt vor einem elektrischen Schock von einer medizinischen Ausrüstung schützt, die mit einer invasiven Einrichtung in oder nahe an dem Subjekt verbunden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, schwache Abbildungssignale von einem Subjekt weiterzugeben, wobei hohe Signal-Rausch-Verhältnisse bewahrt werden, während die Leistung bzw. Energie beschränkt wird, die zu dem Subjekt zurückgeführt wird.
Diese Aufgaben werden durch die in den Patentansprüchen 1 und 5 definierten elektrischen Isoliersysteme gelöst.
Ein elektrisches Isoliersystem soll in einer sterilen Umgebung verwendet werden. Es dient zur Verhinderung des Rückflusses von Leistung bzw. Energie von der medizinischen Ausrüstung zu dem medizinischen Gerät, wie einem Katheter, das mit einem Subjekt in Kontakt ist.
Ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse weist einen Hauptabschnitt mit einem Adapterabschnitt und einer Trennwand zwischen dem Haupt- und dem Adapterabschnitt auf.
Eine Einrichtungsadaptereinheit bildet einen Paßsitz mit dem Adapterabschnitt, wobei eine im wesentlichen wasserdichte Steckabdichtung verwendet wird.
Ein medizinisches Gerät ist mit einem Instrumentenstecker verbunden, der mit der Einrichtungsadaptereinheit verbunden ist.
Eine Isolierschaltung ist in dem mit der Einrichtungsadaptereinheit über die Trennwand verbundenen Hauptgehäuse bzw. -abschnitt verschlossen.
Zur Verwendung in einer Magnetresonanz-(MR-)Abbildungsumgebung verwendet der Isoliertransformator einen Luftkern transformator zur induktiven Kopplung einer Gruppe von Eingangsleitungen mit einer Gruppe von Ausgangsleitungen. Da kein Eisenkern verwendet wird, wird die Interferenz mit einem Magnetfeld einer MR-Abbildungseinrichtung minimiert. Dies verringert die Verzerrung und Dämpfung eines erfaßten MR-Signals.
Der Isoliertransformator verwendet Spulen und Kondensatoren, die zum Durchlassen bzw. Weitergeben eines engen Signalbands entsprechend dem Frequenzband eines von dem medizinischen Gerät zu empfangenden Signals abgestimmt sind.
Ist das medizinische Gerät eine MR-Empfangs- oder Folgespule, entspricht das durchgelassene Band einem MR-Antwortsignal, das in dem bei der MR-Abbildung verwendeten spezifischen Magnetfeld erfaßt wird.
Der Isoliertransformator blockiert im wesentlichen alle anderen ungewollten Leistungsübertragungen von der medizinischen Ausrüstung zu dem medizinischen Gerät.
Ein Vorverstärker ist auch in dem mit dem Isoliertransformator gekoppelten Hauptabschnitt verschlossen. Der Hauptabschnitt soll nur durch autorisiertes Servicepersonal geöffnet werden. Allerdings sollen die Elemente in dem Adapterabschnitt bei Bedarf von dem medizinischen Personal ausgetauscht werden können.
Ein Schnelltrennstecker weist eine unbewegliche Seite und eine Trennseite auf, die derart entworfen sind, daß sie zusammenpassen, um ein Signal zwischen ihnen weiterzugeben. Diese Seiten können leicht ohne das Erfordernis eines Werkzeugs auseinandergezogen werden, um die medizinische Ausrüstung von dem Patienten und dem medizinischen Gerät physikalisch zu trennen, wodurch ein leichtes Entfernen des Subjekts ermöglicht wird, was insbesondere während eines Notfalls nützlich sein kann. Die Trennung stoppt auch die Weitergabe eines Si gnals von dem medizinischen Gerät zu der medizinischen Ausrüstung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verwendung, das zwischen eine invasive Einrichtung und eine medizinische Ausrüstung geschaltet ist, und
2 eine schematische Darstellung der Isolierschaltung in 1 gemäß der Erfindung.
Theorie
Bei der Entwicklung einer Isolierschaltung wurde festgestellt, daß ein System, das ein auf die korrekte Frequenz abgestimmtes enges Bandsignal weitergibt bzw. durchläßt, effizienter ist als eine Breitbandschaltung.
Es wurde auch festgestellt, daß kein Eisenkerntransformator verwendet werden kann.
Das System sollte im Fall einer Notsituation die Möglichkeit zur schnellen Trennung bieten, und das Subjekt muß von der medizinischen Ausrüstung getrennt und bewegt werden können.
Da sie in medizinischen Verfahren verwendet wird, muß die Isolierschaltung hermetisch abgedichtet und sterilisierbar sein.
Überblick
Ein vereinfachtes Blockschaltbild des Patientenisoliersystems 10 zur Wegverfolgung einer einzelnen Spule gemäß der Erfin dung ist in 1 gezeigt. Eine Hochfrequenzspule (RF-Spule) 3 ist in einer invasiven Einrichtung 5 enthalten, die in oder nahe an dem Subjekt 1 angeordnet ist. Das Isoliersystem 10 weist mehrere Hauptkomponenten auf:

a) ein hermetisches abgedichtetes Gehäuse 11,
b) eine Einrichtungsadaptereinheit 21,
c) eine Isolierschaltung 40,
d) eine Signalformungsschaltung 60 und
e) eine Schnelltrennvorrichtung 31.

Gehäuse
In 1 ist ein Patientenisoliersystem gemäß der Erfindung in halbschematischer Draufsicht gezeigt. Ein Gehäuse 11 weist einen Einschnitt 13 auf, der das Oberteil umfaßt und einen Hauptabschnitt 15 einschließt. Eine Gehäuseabdichtung 17 paßt in den Einschnitt 13 und sitzt gegenüber einem (nicht gezeigten) Oberteil, um den Hauptabschnitt 15 hermetisch abzudichten. In dem Hauptabschnitt sind keine vom Benutzer zu wartenden Teile vorhanden.
Ein Adapterabschnitt 19 nimmt eine Einrichtungsadaptereinheit 21 auf. Die Einrichtungsadaptereinheit 21 weist einen Instrumentenstecker 23 auf und kann optional eine (nicht gezeigte) Abstimmungs-/Anpassungsschaltung enthalten. Eine Steckerabdichtung 27 dichtet den Adapterabschnitt 19 ab.
Elektrische Verbindungseinrichtungen 29 weisen einen Abschnitt, der in dem Gehäuse 11 eingebettet und an der Isolierschaltung 40 angebracht ist, und einen Abschnitt auf, der mit der Einrichtungsadaptereinheit 21 verbunden ist, wodurch ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen diesen ermöglicht wird.
Einrichtungsadaptereinheit
Der Instrumentenstecker 23 dient zum Anpassen gegebener Typen elektrischer Verbindungseinrichtungen. Beispielsweise kann es sich um einen BNC-Typ, SMA, RJ-11, usw. handeln. Da die Verwendung in einer sterilen Umgebung beabsichtigt ist, ist es wichtig, daß er sterilisiert und hermetisch abgedichtet werden kann, so daß er steril bleibt. Die Einrichtungsadaptereinheit 21 ist derart entwickelt, daß sie durch den Benutzer verändert werden kann, um die Verbindung einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Einrichtungen mit dem MR-Abbildungssystem zu ermöglichen. Bei Bedarf kann eine Abstimmungs-/Anpassungsschaltung in die Einrichtungsadaptereinheit aufgenommen werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis der von der invasiven Einrichtung 5 über das Isoliersystem 10 gesendeten Signale zu maximieren. Daher ist die Einrichtungsadaptereinheit 21 derart entwickelt, daß sie schnell herausgezogen und entfernt werden kann, um eine andere Einrichtungsadaptereinheit 21 mit einem unterschiedlichen Instrumentenstecker einzusetzen bzw. anzustecken, die den neuen Kabeln oder der zu verbindenden Einrichtung entspricht. Dies kann während eines medizinischen Verfahrens ohne Verlust der Sterilität durchgeführt werden.
Schnelltrennvorrichtung
Das Patientenisoliersystem 10 soll den Instrumentenstecker 23 mit Instrumenten verbinden, deren Verwendung in oder nahe an dem Subjekt beabsichtigt ist. Das andere Ende des Patientenisoliersystems 10 weist eine Schnelltrennvorrichtung 31 auf, die eine Verbindung mit der restlichen medizinischen Abbildungsausrüstung oder einer anderen medizinischen Ausrüstung 9 herstellt. Der Zweck des Patientenisoliersystems 10 ist es, Signale vom Instrumentenstecker 23 zu der Schnelltrennvor richtung 31 weiterzugeben, ohne daß der Durchlaß von Leistung bzw. Energie in der umgekehrten Richtung von der medizinischen Ausrüstung bewirkt wird.
Die Schnelltrennvorrichtung 31 beinhaltet einen Stecker 31b und eine Buchse 31a zur Ausbildung einer schnellen Trenneinrichtung zur Trennung des gesamten Patientenisoliersystems von der medizinischen Elektronik im Fall einer Notsituation. Dadurch kann das Subjekt 1 schnell von der medizinischen Abbildungsausrüstung entfernt und das Notfallverfahren bei dem Subjekt 1 ausgeführt werden.
Isolierschaltung
Im Innern des Hauptabschnitts 15 stellt eine Isolierschaltung 40 die elektrische Isolierung bereit und ist zur Verwendung in einem oder nahe eines hohen bzw. starken Magnetfelds entwickelt, das herkömmlicherweise bei der MR-Abbildung verwendet wird. Eine Signalformungsschaltung 60 ist mit der Isolierschaltung 40 verbunden und verstärkt das Signal von der Isolierschaltung 40 und führt das verstärkte Signal dem Schnelltrennstecker 31b und schließlich der medizinischen Ausrüstung zu.
Ein medizinisches Gerät 5, wie eine invasive Einrichtung, ist mit dem lebenden Subjekt 1 zu verschiedenen medizinischen Zwecken in Kontakt. Dabei kann es sich um eine invasive Einrichtung, die in das Subjekt 1 eingeführt wird, oder an das Subjekt 1 herangebracht wird, handeln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine RF-Spule 3 an invasive Einrichtungen, wie ein Katheter, angebracht und zur Verfolgung des Orts der invasiven Einrichtung 5 in dem Subjekt 1 verwendet. Alternativ dazu kann die RF-Spule 3 zur Durchführung einer inneren Abbildung verwendet werden. Die Signale von der RF-Spule 3 werden dann dem Instrumentenstecker 23 über ein Kabel 7 zugeführt. Das Patientenisoliersystem 10 führt dann der medizinischen Ausrüstung 9 das Signal über die Schnelltrennvorrichtung 31 zu.
Luftkerntransformator
Erfindungsgemäß wird die elektrische Isolierung zwischen dem Patienten und dem Abbildungssystem mittels einer Isolierschaltung 40 mit einem Luftkerntransformator 50 in Verbindung mit Kondensatoren C1, C2, C3, C4 erreicht, wie es in der schematischen Darstellung in 2 gezeigt ist. Der Zweck der Isolierschaltung 40 besteht in der Ausbildung einer elektrischen Barriere zwischen einer Gruppe von Leitungen 41, die mit der medizinischen Ausrüstung 9 kommunizieren, und einer Gruppe von Leitungen 43, die mit Geräten kommunizieren, die mit dem Subjekt 1 in Kontakt sind. Die Isolierschaltung 40 ist zum Schutz des Subjekts 1 selbst dann entwickelt, wenn eine volle Leitungsspannung an einer Gruppe von Eingangsleitungen 61 auftritt, die an der Signalformungsschaltung 60 angebracht sind, und einer der Blockierkondensatoren (C3 oder C4) bildet einen Kurzschluß aus, wodurch der Stromfluß durch die Leitungen 43 im wesentlichen gestoppt wird.
Bei dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Luftkerntransformator 50 durch Wicklung zweier verschachtelter Spulen 51, 53 auf ein hohles zylindrisches Glasfaserrohr ausgebildet. Beide Spulen 51, 53 sollten eine gleiche Anzahl von Windungen aufweisen, wenn die Eingangsspannung gleich der Ausgangsspannung sein soll. Alternativ dazu kann die Anzahl von Windungen zur Erzeugung einer Spannungsherauftransformation oder -herabtransformation bei Bedarf angepaßt werden.
Jede Spule 51, 53 ist mittels eines isolierten Drahts aufgebaut. Die Isolierung ist derart gewählt, daß sie hohen Spannungen standhalten kann. Die Isolierung an jedem Draht liefert eine Barriere derart, daß zwei gleichzeitige Störungen erforderlich sind, wenn die Isolierung gefährdet werden soll.
Da der Isoliertransformator 50 zum Durchlassen von Signalen eines gegebenen Frequenzbereichs abgestimmt ist und sich der Frequenzbereich eines empfangenen MR-Antwortsignals mit dem bei der Magnetresonanzabbildung verwendeten Hauptmagnetfeld ändert, müssen sich die Kapazitätswerte bei unterschiedlichen Magnetfeldstärken ändern. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen diese Kondensatoren die folgenden Werte auf: Feldstärke

0,2 Tesla 0,5 Tesla 1,5 Tesla

C1 528 pF 140 pF 0 pF

C2 1360 pF 190 pF 25 pF

C3, C4 0,1 μF 0,1 μF 0,01 μF
Der Transformator 50, der auf einem Glasfaserzylinder mit 0,015875 m (0,625 Inch) Außendurchmesser, 0,03175 m (1,25 Inch) Länge mit zwei Spulen mit jeweils 11 Windungen aus Teflondraht ausgebildet ist, wurde getestet, und es wurde festgestellt, daß er einen Leckstrom von weniger als 2 μA bei 50 Hz aufweist, wenn 120 Volt Wechselspannung an die Sekundärseite angelegt werden. Der Isoliertransformator wurde auf 4000 Volt Hochpotential ("Hi-Pot") mit guten Ergebnissen getestet.
Mehrkanalausführungsbeispiel
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Vielzahl medizinischer Geräte mit dem Subjekt 1 in Kontakt. Die Schaltung von 1 wird mehrere Male verdoppelt, einmal für jedes medizinische Gerät. Diese parallelen Schaltungen ermöglichen separate Isoliersysteme für jede Einrichtung, die mit dem Patienten in Kontakt ist. Die Störung einer Einrichtung wirkt sich nicht auf die Isolierung der anderen Geräte aus, wodurch die anderen Kanäle funktionsfähig bleiben.
Modifikationen der Erfindung
Obwohl die Erfindung vorstehend als MR-Empfangsspule beschrieben ist, sind die hier verwendeten Isolierverfahren für die Verwendung mit jeder elektrischen Einrichtung geeignet, die sich an oder nahe dem Subjekt 1 während einer medizinischen Vorgehensweise befindet. Diese Einrichtungen beinhalten Drucksensoren, Ultraschallwandler, Gewebeabalatoren ("Tissue Abalaters"), usw., und die Erfindung funktioniert gleich gut mit diesen Einrichtungen.
Eine Patientenisoliereinrichtung wird als Sicherheitseinrichtung zur Ausbildung einer elektrischen Isolierung zwischen einer medizinischen elektronischen Ausrüstung und Abschnitten der Ausrüstung verwendet, die mit dem Patienten in Kontakt kommen. Gemäß einer Implementation der Patientenisoliereinrichtung ist eine RF-Spule in einem Katheter enthalten, das mit einer medizinischen elektronischen Ausrüstung verbunden ist, die die Position des Katheters verfolgt. Typischerweise gibt es auch elektronische medizinische Abbildungseinrichtungen zur Ausbildung inneren Bilder des Subjekts zusammen mit einer Anzeige des Orts des Katheters. Typischerweise wird das Signal von der RF-Spule einem Vorverstärker zur Verstärkung des Signals zugeführt. Die Isoliereinrichtung befindet sich zwischen der RF-Spule und dem Vorverstärker, so daß MR-Antwortsignale durch die Vorverstärker hindurchgehen, jedoch im Fall eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Fehlfunktion die Leitungsspannung nicht in die RF-Spule zurückläuft und einen Schaden bei dem Patienten verursacht.

Claims

Elektrisches Isoliersystem (10) zur Verwendung in einer sterilen Umgebung, das zur Verhinderung eines Energieflusses von einer medizinischen Ausrüstung (9) zu einer invasiven Einrichtung (5) dient, die mit einem Subjekt (1) in Kontakt ist, mit a) einem hermetisch abgedichteten Gehäuse (11) mit einem Hauptabschnitt (15), einem Adapterabschnitt (19) und einer Trennwand (22) zwischen dem Haupt- (15) und dem Adapterabschnitt (19) b) einer Isolierschaltung (40) in dem Gehäuse (11) mit Eingangsleitungen (43) und Ausgangsleitungen (41), welche Eingangsleitungen (43) mit der invasiven Einrichtung (5) funktional gekoppelt sind, welche Isolierschaltung (40) zum Durchlassen eines Signalbands zu ihren Ausgangsleitungen (41) abgestimmt ist, das im wesentlichen ein Frequenzband von Signalen darstellt, die von der invasiven Einrichtung (5) zu empfangen sind, während im wesentlichen alle anderen ungewollten Energieübertragungen blockiert werden, c) einer Signalformungsschaltung (60) in dem Hauptabschnitt (15) mit Eingangsleitungen (61) und Ausgangsleitungen (63), welche Eingangsleitungen (61) mit den Ausgangsleitungen (41) der Isolierschaltung (40) kommunizieren, und d) einer Schnelltrennvorrichtung (31) mit einer Buchse (31a) und einem Stecker (31b), die derart aufgebaut sind, daß sie zusammenpassen, bei welchem System (10) ein Signal zwischen dem mit der Signalformungsschaltung (60) kommunizierenden Stecker (31b) und der mit der medizinischen Ausrüstung (9) kommunizierenden Buchse (31a) durchgelassen wird, welche die Schnelltrennvorrichtung (31) zur manuellen Trennung aufgebaut ist, wodurch das Entfernen des Subjekts (1) der medizinischen Ausrüstung (9) erleichtert wird.
Elektrisches Isoliersystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Isolierschaltung (40) einen Luftkerntransformator (50) zur induktiven Kopplung der Eingangsleitungen (43) mit den Ausgangsleitungen (41) aufweist, wodurch die Interferenz mit einem Magnetfeld einer Magnetresonanzabbildungseinrichtung minimiert wird, wodurch ein Subjekt ohne merkliche Verzerrung eines erfaßten Magnetresonanzsignals elektrisch isoliert wird.
Elektrisches Isoliersystem 10 nach Anspruch 1, mit einer Einrichtungsadaptereinheit (21), die in den Adapterabschnitt (19) paßt, mit einem Instrumentenstecker (23) mit äußeren elektrischen Verbindungen zur Verbindung eines Kabels (7) in Übereinstimmung mit der invasiven Einrichtung (5), welche Einrichtungsadaptereinheit (21) mit dem Adapterabschnitt (19) unter Verwendung einer im wesentlichen wasserdichten Steckerabdichtung (27) einen Paßsitz bildet, und auch mit inneren elektrischen Verbindungen (29), die mit der Isolierschaltung (40) verbunden sind.
Elektrisches Isoliersystem nach Anspruch 1, wobei die Signalformungsschaltung (60) einen Vorverstärker aufweist, der ein Eingangssignal empfängt und das Signal verstärkt.
Elektrisches Isoliersystem (10) zur Verwendung in einer sterilen Umgebung, das zur Verhinderung eines Energieflusses von einer medizinischen Ausrüstung (9) zu einer Vielzahl medizinischer Geräte (5) dient, die mit einem Subjekt (1) in Kontakt sind, mit einer Vielzahl von elektrischen Isolierschaltungen, bei welchem System (10) jede Isolierschaltung a) ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse (11) mit einem Hauptabschnitt (15), einer Vielzahl von Adapterabschnitten (19) und einer Trennwand (22) zwischen dem Hauptabschnitt (15) und den Adapterabschnitten (19), b) eine Vielzahl von Isolierschaltungen (40) in dem Gehäuse (11) mit Eingangsleitungen (43) und Ausgangsleitungen (41), welche Eingangsleitungen (43) mit den medizinischen Geräten (5) funktional gekoppelt sind, und die Vielzahl der Isolierschaltungen (40) zum Durchlassen eines Signalbands abgestimmt ist, das im wesentlichen ein Frequenzband der Signale darstellt, die von den medizinischen Geräten (5) zu empfangen sind, während im wesentlichen alle anderen ungewollten Energieübertragungen blockiert werden, c) eine Vielzahl von Signalformungsschaltungen (60) in dem Hauptabschnitt (15) mit Eingangsleitungen (61) und Ausgangsleitungen (63), welche Eingangsleitungen (61) mit den Ausgangsleitungen (41) der Vielzahl der Isolierschaltungen (40) kommunizieren, und d) eine Schnelltrennvorrichtung (31) mit einer Buchse (31a) und einem Stecker (31b) aufweist, die derart aufgebaut sind, daß sie zusammenpassen, bei welchem System (10) ein Signal zwischen dem mit der Signalformungsschaltung (60) kommunizierenden Stecker (31b) und der mit der medizinischen Ausrüstung (9) kommunizierenden Buchse (31a) durchgelassen wird, welche Schnelltrennvorrichtung (31) zur manuellen Trennung aufgebaut ist, wodurch das Entfernen des Subjekts (1) von der medizinischen Ausrüstung (9) erleichtert wird.