強(qiáng)磁場中的機(jī)電部件的自動恢復(fù)保護(hù)的制作方法
【專利摘要】一種裝置(100)，其保護(hù)具有在高磁場(40)中飽和并消耗危險高電流的含鐵機(jī)電部件的設(shè)備(80)。電流傳感器(110)感測磁場(40)中或磁場附近的被保護(hù)設(shè)備(80)超過安全操作條件的電流。電流開關(guān)(120)受電流傳感器(110)控制并被插入電源(90)和設(shè)備(80)之間，以在電流傳感器(110)感測到因飽和而電流超過閾值時中斷流向被保護(hù)設(shè)備(80)的電流。
【專利說明】強(qiáng)磁場中的機(jī)電部件的自動恢復(fù)保護(hù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及對處于諸如靠近磁共振掃描機(jī)的強(qiáng)磁場中的機(jī)電部件的保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(MRI)掃描機(jī)的磁體產(chǎn)生強(qiáng)靜態(tài)磁場或者Btl場。該磁場典型的強(qiáng)度約為30000高斯(I特斯拉=10000高斯)。針對共振進(jìn)行空間編碼，在MRI系統(tǒng)中使用梯度線圈或者局部線圈來生成附加磁場。
[0003]當(dāng)一些受檢者在重癥監(jiān)護(hù)下時開始對這些受檢者掃描。重癥監(jiān)護(hù)可能涉及處于緊急情況失去意識的受檢者或者密切監(jiān)護(hù)下的受檢者。要接受掃描的受檢者通常包括參與他們的監(jiān)護(hù)的其他伴隨設(shè)備。這些設(shè)備包括諸如通氣機(jī)、注射器或者輸液泵的生命維持裝備。這些設(shè)備可以包括諸如血壓監(jiān)測儀、CO2監(jiān)測儀或者麻醉氣體監(jiān)測儀的監(jiān)測設(shè)備。這些設(shè)備可以包括諸如打印機(jī)、工作站或者甚至娛樂設(shè)備的輔助設(shè)備。
[0004]可能所有的這些設(shè)備都陪伴著要被掃描的受檢者。當(dāng)把這些設(shè)備移進(jìn)磁場時，這些設(shè)備經(jīng)常被損壞。這些設(shè)備中有許多設(shè)備維修或者更換起來成本很高。通常，當(dāng)設(shè)備在強(qiáng)磁場中工作時，設(shè)備中的機(jī)電部件會被燒壞。在強(qiáng)磁場中，含鐵部件會飽和，造成過量電流消耗。這種機(jī)電部件包括馬達(dá)、泵和螺線管。
[0005]對防止設(shè)備損害的常見響應(yīng)是產(chǎn)品標(biāo)示。產(chǎn)品標(biāo)簽提醒不要靠近磁場運(yùn)行設(shè)備，其通常是提醒不要在MRI環(huán)境中使用該產(chǎn)品或者限制該產(chǎn)品可以接近高功率磁體的距離。包含掃描機(jī)的房間通常在它們的地面上用膠帶標(biāo)記以表明這樣的距離，例如5000高斯線。這既困難又需要專注于護(hù)理受檢者的護(hù)理人員的注意。此外，磁場強(qiáng)度和距磁體距離之間的距離關(guān)系是非線性的。兩極處的磁場最強(qiáng)并且兩極間的磁場最弱。這使得護(hù)理人員估測強(qiáng)磁場的影響變得困難。
[0006]另一響應(yīng)是為產(chǎn)品增加磁屏蔽。不過，磁屏蔽沉重并且限制了可攜帶性，并且在一些情況下降低了產(chǎn)品的安全性。如果屏蔽接近磁體，它受磁體等中心點的吸引，這會造成拋射體移動并進(jìn)入大功率磁體的膛。膛與受檢者在掃描過程期間所在的空間相同。
[0007]可以使用磁場傳感器，但是用磁場傳感器直接測量磁場是困難的。需要多個傳感器來彌補(bǔ)傳感器相對于磁場的取向敏感性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請?zhí)峁┝丝朔鲜鰡栴}和其他問題的新的改進(jìn)的強(qiáng)磁場中的設(shè)備保護(hù)機(jī)構(gòu)。
[0009]根據(jù)一個方面，一種用于保護(hù)磁場中機(jī)電部件的裝置包括電流傳感器和電流開關(guān)。電流傳感器感測被保護(hù)設(shè)備超過安全操作條件的電流消耗。連接到所述電流傳感器并插入電源和所述被保護(hù)設(shè)備之間的電流開關(guān)基于所述電流傳感器感測到的電流消耗來中斷流到所述被保護(hù)設(shè)備的電流。
[0010]根據(jù)另一方面，MRI掃描機(jī)房間電源包括MRI掃描機(jī)、醫(yī)學(xué)設(shè)備和用于保護(hù)所述醫(yī)學(xué)設(shè)備的裝置。MRI掃描機(jī)產(chǎn)生至少10000高斯的磁場。醫(yī)學(xué)設(shè)備結(jié)合MRI掃描機(jī)掃描的患者使用。該裝置響應(yīng)于醫(yī)學(xué)設(shè)備被移動到足夠接近MRI掃描機(jī)使得醫(yī)學(xué)設(shè)備中的含鐵部件飽和，而中斷流向所述醫(yī)學(xué)設(shè)備的電流。
[0011]根據(jù)另一方面，一種在磁場中保護(hù)機(jī)電設(shè)備的方法包括:感測流向具有在磁場中飽和并消耗超過閾值的電流的機(jī)電部件的設(shè)備的電流。響應(yīng)于所感測電流超過所述閾值而中斷流向所述設(shè)備的電流。
[0012]一個優(yōu)點在于防止了因磁場對設(shè)備造成損害。
[0013]另一個優(yōu)點在于自動恢復(fù)。
[0014]另一個優(yōu)點在于在條件安全時自動恢復(fù)供電。
[0015]另一個優(yōu)點在于容易并入新的和現(xiàn)有設(shè)備中。
[0016]另一個優(yōu)點是不需要測量磁場強(qiáng)度和幾何形狀。
[0017]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)說明之后將理解其他優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅僅為了例示優(yōu)選實施例而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0019]圖1是典型的包含MRI掃描機(jī)的房間的示意圖。
[0020]圖2是圖示了保護(hù)機(jī)構(gòu)的實施例部件的圖解。
[0021]圖3的電路圖圖示了用于非侵入式血壓監(jiān)護(hù)器的保護(hù)機(jī)構(gòu)的實施例。
【具體實施方式】
[0022]參考圖1，圖示了典型的包含MRI掃描機(jī)20的房間10。掃描機(jī)20包含大功率磁體30。磁體30發(fā)射磁場40，磁場40在膛50的兩開口的任一個處最強(qiáng)，隨著距磁體距離的增大而減小。受檢者被置于在掃描期間在膛50中移動的患者運(yùn)輸工具60或臥榻上。警戒線70常常標(biāo)記于地板上，為護(hù)理人員提供關(guān)于磁場40強(qiáng)度增加的參考點，例如3000高斯線、5000高斯線、10000高斯線等。設(shè)備80連接到電源90。一些電源是便攜式的并包括電池。其他電源包括電力插座。
[0023]設(shè)備80包括通氣機(jī)、注射器、輸液泵、諸如血壓監(jiān)護(hù)器、CO2監(jiān)測儀、麻醉氣體監(jiān)測器等的監(jiān)測設(shè)備，以及諸如打印機(jī)、工作站和娛樂設(shè)備的輔助設(shè)備。設(shè)備80包括使用電動機(jī)或螺線管或其他含鐵部件的任何設(shè)備。可以將電源90并入設(shè)備80中，作為個體部件獨立存在或作為使用標(biāo)準(zhǔn)電力插座的插頭。一些電源90包括AC/DC轉(zhuǎn)換器。功率需求是因設(shè)備80而異的。利用滯回曲線或BH曲線確定磁場40對設(shè)備的作用。在設(shè)備80經(jīng)受越來越大磁場時，設(shè)備80消耗的電流持續(xù)增大，直到在鐵芯或其他部件飽和時達(dá)到最大值。在飽和點，由于過多的電流消耗，設(shè)備80易受損傷或機(jī)電部件燒壞。在設(shè)備和電源之間插入保護(hù)機(jī)構(gòu)100以保護(hù)設(shè)備不會因為磁場誘發(fā)的過度電流消耗而受損。
[0024]保護(hù)機(jī)構(gòu)100的實施例決定設(shè)備80在經(jīng)受磁場40強(qiáng)度增大時設(shè)備的電流消耗。在設(shè)備80接近飽和時，保護(hù)機(jī)構(gòu)中斷來自電源的電流。在設(shè)備80接近飽和時，電力保持中斷。在設(shè)備80從磁場40移出或磁場40強(qiáng)度減小時，電力自動恢復(fù)。
[0025]參考圖2，圖解示出了保護(hù)機(jī)構(gòu)100 —個實施例的部件。在被保護(hù)設(shè)備80進(jìn)入磁場40中時，設(shè)備80消耗的電流增大。電流傳感器110判斷設(shè)備80是否工作在因設(shè)備80而異的安全電流消耗操作邊界之內(nèi)。如果電流傳感器110判定設(shè)備80不在安全操作條件之內(nèi)，例如正在消耗過多電流，那么打開電流開關(guān)120，阻斷電流流到被保護(hù)設(shè)備80。在檢測到大電流時，調(diào)用時間延遲130，使得電流開關(guān)在正常電流浪涌期間，例如在電動機(jī)首次啟動時，不會打開。在另一實施例中，計時器周期性檢查是否解決了過電流狀況，尤其是通過設(shè)備離開磁體解決。在時間期間的末尾，例如幾毫秒，閉合電流開關(guān)，重新檢查電流消耗。如果電流消耗仍然過高，電流開關(guān)重新打開。
[0026]在一個實施例中，電流傳感器110包括與電源90串聯(lián)的電阻器。電阻基于特定設(shè)備80的正常工作電流的范圍?？梢越Y(jié)合幾種市售的電流旁路監(jiān)測器集成電路，例如INA193或AD8207，來讀取電阻器兩端的電壓。
[0027]延時電路130，例如電阻式/電容式電路在電流開關(guān)打開之前插入預(yù)定的延遲，以防止因為作為機(jī)電設(shè)備特征的正常電流浪涌而導(dǎo)致誤關(guān)機(jī)。亦即，在電流傳感器感測到超過閾值的電流時，延時電路提供延遲周期，供電流在打開開關(guān)之前降低到閾值以下。可以針對設(shè)備或狀況調(diào)節(jié)毫秒量級的時間延遲。
[0028]電流開關(guān)120基于電流傳感器110電流消耗超過閾值的判斷來中斷電流。電流開關(guān)120，例如功率場效應(yīng)晶體管(FET)在飽和誘發(fā)的過度電流消耗損害設(shè)備80之前斷開電源90。
[0029]參考圖3，電路圖示出了一個實施例，其中設(shè)備80包括非侵入式血壓(NIBP)監(jiān)測儀200。電源90輸出12V直流電流(DC)。直流電流可以直接來自電池，或者可以從標(biāo)準(zhǔn)墻上插座(110V或220V AC)轉(zhuǎn)換成12V直流電流。保護(hù)機(jī)構(gòu)100置于電源90和被保護(hù)設(shè)備80 (尤其是NIBP監(jiān)測儀200的電動機(jī)和螺線管組件)之間。利用保護(hù)機(jī)構(gòu)100，在400高斯下本來會受到損害的NIBP監(jiān)測儀可以暴露于30000高斯或更大的磁場40而不受損害。
[0030]可以使用各種部件來實現(xiàn)保護(hù)機(jī)構(gòu)100的實施例。在一個實施例中，使用了市售的熱更換功率管理集成電路。傳感器110包括電阻器，以感測被保護(hù)設(shè)備消耗的電流。處理器電路210將感測到的電流與閾值進(jìn)行比較，并控制FET電流開關(guān)120的柵極以根據(jù)比較結(jié)果來打開FET。電阻式/電容式時間延遲130將電流開關(guān)的打開延遲與設(shè)備消耗的正常電流浪涌相當(dāng)?shù)念A(yù)選持續(xù)時間。在一個實施例中，向警告設(shè)備220，例如光或音頻發(fā)生器發(fā)送警告信號以警告技術(shù)人員該設(shè)備停止工作了。警告信號還可以被發(fā)送到主系統(tǒng)230。在一個實施例中，電流開關(guān)保持打開，直到技術(shù)人員中的一個重置為止。在另一實施例中，電流開關(guān)在選定持續(xù)時間之后閉合，以檢查設(shè)備是否仍然試圖消耗過多電流。
[0031]在流向設(shè)備的電流恢復(fù)時，可以終止警告信號。這一信號通知護(hù)理人員被保護(hù)設(shè)備的電力被中斷，并且由于高磁場該設(shè)備處于危險之中。護(hù)理人員可以將設(shè)備移動到足夠遠(yuǎn)的點，使信號終止并恢復(fù)被保護(hù)設(shè)備的電力。
[0032]已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解以上詳細(xì)描述之后可能想到修改和變更。本發(fā)明應(yīng)被解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們落入權(quán)利要求或其等價方案的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于保護(hù)機(jī)電部件免受由于被磁場(40)飽和而造成的過多電流消耗的裝置(100)，所述裝置包括: 電流傳感器(110)，其感測被保護(hù)設(shè)備(80)超過安全操作條件的電流消耗；以及電流開關(guān)(120)，其被連接到所述電流傳感器(110)并被插入電源(90)和所述被保護(hù)設(shè)備(80)之間，所述電流開關(guān)基于由所述電流傳感器(110)感測到的電流消耗來中斷流向所述被保護(hù)設(shè)備(80)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(100)，其中，在飽和狀態(tài)減弱到使得不再消耗超過所述安全操作條件的電流時，所述電流開關(guān)(120)重新啟動所述電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述安全操作條件是通過所述被保護(hù)設(shè)備(80)的含鐵機(jī)電部件的滯回曲線來確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的裝置(100)，還包括: 警告設(shè)備(220)，其警告臨床醫(yī)師電流被中斷并且所述設(shè)備已停止工作，所述警告設(shè)備包括以下中的至少一項: 視覺指示器； 可聽指示器； 發(fā)往所述被保護(hù)設(shè)備的信號；以及 發(fā)往主系統(tǒng)的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的裝置(100)，還包括: 延時電路(130)，其將由所述電流開關(guān)(120)對所述電流的中斷延遲預(yù)定時間段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的裝置(100)，還包括: 基于由所述電流傳感器(110)感測到的電流消耗來控制所述電流開關(guān)(120)的電路(210)，所述電路保持所述電流開關(guān)打開預(yù)選持續(xù)時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(100)，其中，在所述預(yù)選持續(xù)時間之后，所述電流開關(guān)閉合向所述設(shè)備的電流供應(yīng)，直到且除非所述電流傳感器(110)感測到所述電流消耗超過所述安全操作條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述被保護(hù)設(shè)備(80)包括患者監(jiān)測設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述被保護(hù)設(shè)備(80)包括以下中的至少一項: 栗; 電動機(jī)；以及 螺線管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述被保護(hù)設(shè)備(80)包括以下中的至少一項: NIBP監(jiān)測儀； CO2監(jiān)測儀； 打印機(jī)； 通氣機(jī)； 麻醉工作站；注射器； 輸液泵； 娛樂設(shè)備；以及 麻醉氣體監(jiān)測器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述裝置(100)被并入到所述被保護(hù)設(shè)備(80)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述裝置(100)是獨立部件，所述被保護(hù)設(shè)備(80)插入所述獨立部件中并且繼而插入電源輸出口(90)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中的任一項所述的裝置(100)，其中，所述裝置(100)被并入到所述電源(90)中。
14.一種MRI掃描機(jī)房間(10)電源(90)，包括: MRI掃描機(jī)，其生成至少10000高斯的磁場； 醫(yī)學(xué)設(shè)備(80)，其用于結(jié)合要被所述MRI掃描機(jī)掃描的患者使用；以及根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一項所述的裝置(100)，其用于響應(yīng)于所述醫(yī)學(xué)設(shè)備被移入到足夠接近所述MRI掃描機(jī)而使得所述醫(yī)學(xué)設(shè)備中的含鐵部件飽和，而通過中斷流向所述醫(yī)學(xué)設(shè)備的電流來保護(hù)所述醫(yī)學(xué)設(shè)備。
15.—種在磁場(40)中保護(hù)機(jī)電設(shè)備(80)的方法,包括: 感測流向具有在磁場中飽和并消耗高于安全操作條件的電流的電磁部件的設(shè)備(80)的電流；并且` 響應(yīng)于感測到電流超過閾值而中斷流向所述設(shè)備的電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的保護(hù)磁場(40)中的機(jī)電設(shè)備(80)的方法，還包括: 在飽和狀態(tài)減弱到使得超過所述安全操作條件的電流不再被消耗時，重新啟動所述電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求15和16中的任一項所述的保護(hù)磁場(40)中的機(jī)電設(shè)備(80)的方法，還包括: 致動警告設(shè)備(220)，其警告臨床醫(yī)師電流被中斷并且所述設(shè)備已停止工作。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中的任一項所述的保護(hù)磁場(40)中的機(jī)電設(shè)備(80)的方法，還包括: 將對所述電流的中斷延遲預(yù)定時間段。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一項所述的保護(hù)磁場(40)中的機(jī)電設(shè)備(80)的方法，還包括: 保持電流開關(guān)(120)打開預(yù)選持續(xù)時間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一項所述的保護(hù)磁場(40)中的機(jī)電設(shè)備(80)的方法，還包括: 周期性恢復(fù)流向所述設(shè)備的所述電流，以檢查所述設(shè)備是否仍在消耗超過所述安全操作條件的電流。
【文檔編號】G01R33/28GK103890600SQ201280052058
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】P·W·貝利 申請人:皇家飛利浦有限公司