本發(fā)明涉及用于電阻抗斷層成像的測量放大器的主動式保護電路，具有開關(guān)元件組件以及用于電阻抗斷層成像的電極帶，電極帶具有多個電極和多個主動式保護電路。

背景技術(shù)：

在電阻抗斷層成像中確定人體或動物體的在多個電極之間的導電性并且由此導出身體的光學圖示。為了測量導電性，將具有多個電極的所謂的電極帶布置在身體的皮膚表面上。在兩個電極之間相應(yīng)施加交變電流，例如頻率在10和200kHz之間，幅度為幾毫安。交流電的傳播通過其余電極以在電極之間的電壓降的形式來探測并且用作用于計算在阻抗斷層成像或電阻抗斷層成像中的斷面圖的基礎(chǔ)。精確測量和放大測得的電壓的先決條件是靈敏度高的電子設(shè)備。

電阻抗斷層成像現(xiàn)今尤其用于監(jiān)測進行人工呼吸的病人（例如在重癥監(jiān)護室的病人）的肺功能。如果這種病人出現(xiàn)心臟驟停，使用除顫器，以便使心臟通過針對性的電流沖擊再次活動。在此，突然將直至5kV的電壓施加給病人。對于這樣高的電壓，沒有設(shè)計電阻抗斷層成像的靈敏度高的電子設(shè)備。因為在使用除顫器之前通常確實也缺少時間將所有的電極從病人處移除，所以必須啟用其他的保護措施，以保護阻抗斷層成像的電子設(shè)備不受除顫器的電流沖擊影響。此外還需要自動地使阻抗斷層成像與病人分開，以防止阻抗斷層成像從除顫器的電流沖擊獲得太多的能量，并且電流沖擊可能不再強到足以使顫動或顫抖的心臟停止。

根據(jù)文獻DE 20 2005 013 792 U1已知設(shè)置有用于EIT設(shè)備的保護電路，其具有在在病人處的電極和在EIT設(shè)備處的信號輸入部之間的保險裝置。在保險裝置中嵌入有由兩個電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路，其在EIT設(shè)備的第一放大級之前。就在開始除顫之后不久，電極借助于保險裝置快速地與EIT設(shè)備分開。不利的是，保險裝置僅自除顫器脈沖的一定的能量大小起起作用，并且保險裝置由于其尺寸僅可實施在EIT設(shè)備處，而不可實施在電極帶處。

由文獻DE 10 2008 002 330 A1已知一種過電壓保護元件，其可構(gòu)造為用于病人身體的醫(yī)療設(shè)備的過電壓保護桿。在此，過電壓保護元件與醫(yī)療設(shè)備聯(lián)接，醫(yī)療設(shè)備包括具有第一輸入部和第二輸入部的雙極接口。過電壓保護元件在輸入部之后包括第一電容和第二電容作為變換器件。下游是兩個齊納二極管，它們極性相反地串聯(lián)并且兩個輸入線路電氣連接。過電壓保護元件僅僅設(shè)置在醫(yī)療設(shè)備的接口處并且不是直接設(shè)置在電極帶處。

由文獻DE 10 2005 041 385 A1已知用于電阻抗斷層成像的保護電路。由串聯(lián)的RC元件與電容和電阻構(gòu)成的保護電路與無線路段一起保護阻抗斷層成像的信號輸入部在正常測量運行中不受過高的電壓影響。在此，電容用來真正地防止本來的電流沖擊。為了不威脅阻抗斷層成像的功能性，RC元件的電容必須至少具有5kV的抗電強度。為了保證抗電強度，電容必須具有最小的結(jié)構(gòu)尺寸，其使得電容成為保護電路的具有最大的結(jié)構(gòu)體積的結(jié)構(gòu)元件。然而，電容的最小尺寸導致處于位置原因或多或少地不可將保護電路直接實施到電極帶中。因為實際上阻抗斷層成像的每個電極必須雙重地保護，所以進一步提高了保護電路的整個結(jié)構(gòu)體積。

因為或多或少地不可將電路直接實施到電極帶中，所以電路目前通常直接布置在阻抗斷層成像中。然而，由此所有構(gòu)件（從電極直至引導至阻抗斷層成像的線路）必須具有至少5kV的抗電強度。為此，構(gòu)件必須全部如此構(gòu)造，即，對于在阻抗斷層成像附近的醫(yī)療人員來說沒有被除顫器脈沖危及到。因此，電極帶的構(gòu)件在制造上相對麻煩且更昂貴。此外，由于必須由電極探測的低的電壓，有利地將主動式放大器構(gòu)件直接布置在電極帶中。在當前的解決方案中，主動式放大器構(gòu)件必須同樣具有至少5kV的抗電強度，由此其不被除顫器脈沖破壞。因為主動式放大器構(gòu)件還設(shè)計成放大具有幾mV或μV的幅度的電壓，所以出現(xiàn)非常難地同時保證除顫器脈沖的抗電強度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的尤其在于，提供一種用于阻抗斷層成像的主動式保護電路，其結(jié)構(gòu)大小明顯小于已經(jīng)已知的保護電路的結(jié)構(gòu)大小。優(yōu)選地，保護電路應(yīng)適合于直接用在用于阻抗斷層成像的電極帶中，并且保護在這種電極帶中的主動式放大器構(gòu)件。

在第一方面中，本發(fā)明的目的通過用于電阻抗斷層成像的測量放大器的主動式保護電路實現(xiàn)，其具有開關(guān)元件組件，其中，開關(guān)元件組件具有電極輸入部、輸出部和用于控制電壓的至少一個控制輸入部。開關(guān)元件組件的電極輸入部構(gòu)造成連接用于電阻抗斷層成像的電極帶的電極。開關(guān)元件組件的輸出部構(gòu)造成連接電阻抗斷層成像的測量放大器。開關(guān)元件組件如此構(gòu)造，即，如果在至少一個控制輸入部處存在的控制電壓在第一電壓范圍中，開關(guān)元件組件形成在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的傳導連接。開關(guān)元件組件還如此構(gòu)造，即，如果在至少一個控制輸入部處存在的控制電壓在第二電壓范圍中，開關(guān)元件組件沒有形成在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的傳導連接。保護電路如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓在斷路范圍中，在至少一個控制輸入部處存在的電壓在第二電壓范圍中。

換言之，根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路包括開關(guān)元件組件，其具有至少三個輸入部：電極輸入部、輸出部和用于控制電壓的至少一個控制輸入部。開關(guān)元件組件例如可直接布置在用于阻抗斷層成像的電極帶中。然而還可考慮將保護電路例如布置在實際的阻抗斷層成像中。但在任何情況下，電極輸入部構(gòu)造成連接電極，即，在運行中，電極輸入部與電極電氣連接。相應(yīng)地，開關(guān)元件組件的輸出部構(gòu)造成連接測量放大器，即，在運行中，輸出部與測量放大器電氣連接。測量放大器例如可為本地前級放大器，其直接布置在電極帶中。但備選地還可考慮，測量放大器布置在實際的阻抗斷層成像中，即使主動式保護電路本身布置在電極帶中。

根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)元件組件構(gòu)造成在兩個不同的狀態(tài)中工作。因此，開關(guān)元件組件例如可具有電子結(jié)構(gòu)元件，其僅可在兩個狀態(tài)中運行，例如MOSFET(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor，金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管)。開關(guān)元件組件如此構(gòu)造，即，如果控制電壓，也就是在控制輸入部處存在的電壓，在第一電壓范圍中，此時開關(guān)元件組件使電極輸入部和輸出部傳導連接。如果控制電壓在沒有與第一電壓范圍重疊的第二電壓范圍中，此時開關(guān)元件組件沒有形成在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的傳導連接。換言之，開關(guān)元件組件沒有將在電極輸入部處存在的信號傳送給輸出部并且因此傳送給后置的測量放大器。

控制電壓在第一電壓范圍或第二電壓范圍中取決于在電極輸入部處存在的電壓有多高。保護電路例如可如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓在在阻抗斷層成像的正常測量運行中使用的范圍中，控制電壓持久在第一電壓范圍中。開關(guān)元件組件此時使電極輸入部和輸出部傳導連接并且將測得的電壓直接傳送給測量放大器。然而，如果在電極輸入部處存在的電壓在預定的斷路范圍中，則控制電壓變換自動轉(zhuǎn)變到第二范圍中并且斷開在開關(guān)元件組件的電極輸入部和輸出部之間的連接。因此，與電壓脈沖相關(guān)的在斷路范圍中的電壓沒有被開關(guān)元件組件傳送并且因此也沒有加載后置的測量放大器。斷路范圍例如可通過電壓下限（例如20V）來限定并且從該電壓下限呈現(xiàn)為接近無限開放的范圍。然而，還可考慮斷路范圍具有兩個區(qū)段，例如包括小于-20V的所有電壓的第一區(qū)段和包括大于20V的所有電壓的第二區(qū)段。

因此，主動式保護電路的開關(guān)元件組件以有利的方式如此設(shè)計，即，一旦在電極輸入部處存在的電壓變換到斷路范圍中，在其中后置的測量放大器不再可可靠地運行，開關(guān)元件組件斷開在電極輸入部和輸出部之間的連接。因此，如果例如除顫器用于使病人蘇醒，在病人處存在用于阻抗斷層成像的、具有根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路的電極帶，一旦在電極輸入部處存在的電壓變換到斷路范圍中，則主動式保護電路，更確切地說開關(guān)元件組件斷開在電極輸入部和輸出部之間的連接。如果足夠?qū)挼叵薅〝嗦贩秶?，則開關(guān)元件組件已經(jīng)在除顫器脈沖的上升沿的下端斷開電極輸入部，并且由此防止損傷下游的電子設(shè)備。因為開關(guān)元件組件不具有必須吸收實際的除顫器脈沖的電容，其比由現(xiàn)有技術(shù)已知的保護電路可明顯更少地失效。

在一種優(yōu)選的實施方式中，開關(guān)元件組件的輸出部與開關(guān)元件組件的至少一個控制輸入部通過截止元件連接。截止元件如此構(gòu)造，即，僅當在開關(guān)元件組件的輸出部處存在的電壓在斷路范圍中時，此時在開關(guān)元件組件的輸出部處存在的電壓在控制輸入部處存在。

換言之，在開關(guān)元件組件的輸出部和開關(guān)元件組件的控制輸入部之間存在連接部。該連接部包括至少一個電子部件，其根據(jù)在開關(guān)元件組件的輸出部處存在的電壓或者導通或者不導通。部件例如可為齊納二極管或Z二極管，該二極管如此布置在輸出部和控制輸入部之間，即，其在正常測量運行中截至，并且在在輸出部處并且因此在Z二極管處存在的電壓變換到斷路范圍時，此時導通。一旦截止元件導通，在開關(guān)元件組件的輸出部處存在的電壓還存在于控制輸出部處。優(yōu)選地，在開關(guān)元件組件的輸出部和控制輸入部之間的連接部中的截止元件和可能其他構(gòu)件如此選擇，即，如果截止元件導通并且在開關(guān)元件組件的輸出部處存在的電壓變換到斷路范圍中，在控制輸入部處存在的電壓恰好此時變換到第二范圍中。這以有利的方式引起，在輸出部處存在的電壓直接用作切換閾限，以切換開關(guān)元件組件，使得電極輸入部不再導通地與輸出部連接。

此外，優(yōu)選的是，主動式保護電路具有與開關(guān)元件組件并聯(lián)的旁通電路，其使開關(guān)元件組件的輸入部與開關(guān)元件組件的輸出部連接。旁通電路如此構(gòu)造，即，如果開關(guān)元件組件沒有形成在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的傳導連接，在開關(guān)元件組件的輸出部處存在在斷路范圍中的電壓，并且在開關(guān)元件組件的輸入部處存在的電壓在高壓范圍中，其中，高壓范圍是斷路范圍的子區(qū)。優(yōu)選地，旁通電路例如可通過高阻抗電阻形成。可選的旁通電路以有利的方式確保，即使開關(guān)元件組件已經(jīng)斷開開關(guān)元件組件的電極輸入部與輸出部，在開關(guān)元件組件的輸出部和控制輸入部之間的連接部還存在電壓，其大小使得將控制電壓保持在第二范圍中，并且保持在開關(guān)元件組件的電極輸入部和輸出部之間的連接持久斷開。然而已經(jīng)證實可行的是，旁通電路不是強制需要的，以使根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路可靠運行。

在一種優(yōu)選的實施方式中，主動式保護電路包括存儲器電路，其如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處突然存在在斷路范圍中的電壓，在至少一個控制輸入部處持久存在在第二電壓范圍中的電壓。換言之，存儲器電路如此構(gòu)造，即，在突然超過斷路范圍的界限時，在控制輸入部處存在的電壓持久保持在這樣的電壓范圍中，在其中開關(guān)元件組件斷開電極輸入部與輸出部。

此外優(yōu)選的是，開關(guān)元件組件具有第一開關(guān)元件，其具有輸入部、輸出部和控制輸入部。第一開關(guān)元件的輸入部與電極輸入部連接。第一開關(guān)元件的輸出部與開關(guān)元件組件的輸出部連接。第一開關(guān)元件的控制輸入部與開關(guān)元件組件的至少一個控制輸入部連接。第一開關(guān)元件如此構(gòu)造，即，如果在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在的控制電壓在第一電壓范圍中，開關(guān)元件形成在第一開關(guān)元件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接，并且如果在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在的控制電壓在第二電壓范圍中，第一開關(guān)元件沒有形成在第一開關(guān)元件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接。保護電路如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓超過預定的第一閾值，在至少一個控制輸入部處存在的電壓變換到第二電壓范圍中。

換言之，開關(guān)元件組件包括至少一個第一開關(guān)元件，其具有輸入部、輸出部和控制輸入部。第一開關(guān)元件的輸入部與開關(guān)元件組件的電極輸入部連接，其中，在第一開關(guān)元件的輸入部和開關(guān)元件組件的電極輸入部之間可布置有其他元件。第一開關(guān)元件的輸出部與開關(guān)元件組件的輸出部連接，其中，還可在第一開關(guān)元件的輸出部和開關(guān)元件組件的輸出部之間布置其他元件。最后，第一開關(guān)元件的控制輸入部與開關(guān)元件組件的至少一個控制輸入部連接。第一開關(guān)元件如此構(gòu)造，即，當在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在的控制電壓在第二電壓范圍中時，第一開關(guān)元件使第一開關(guān)元件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部彼此分開，并且當在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在的控制電壓在第一電壓范圍中時，第一開關(guān)元件使第一開關(guān)元件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部彼此電氣連接。在此，開關(guān)元件組件并且因此第一開關(guān)元件還如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓超過預定的第一閾值，恰好此時在第一開關(guān)元件中出現(xiàn)從第一電壓范圍轉(zhuǎn)變到第二電壓范圍中。換言之，第一開關(guān)元件構(gòu)造成，如果在電極輸入部處存在的電壓超過正的閾值，恰好此時斷開在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的連接。該正的閾值例如可與斷路范圍的向上開放的區(qū)段的下限一致。

第一開關(guān)元件優(yōu)選地是常關(guān)型n通道MOSFET，具有漏極端子、源極端子和門極端子。漏極端子形成第一開關(guān)元件的輸入部，源極端子形成第一開關(guān)元件的輸出部，并且門極端子形成第一開關(guān)元件的控制輸入部。因此，當在n通道MOSFET的門極端子處存在正的控制電壓，第一開關(guān)元件僅在此時導通。如果在門極端子處不存在控制電壓或存在負的控制電壓，則n通道MOSFET截止。優(yōu)選使用常關(guān)型n通道MOSFET，因為主動式保護電路由此本質(zhì)安全，也就是說，如果保護電路恰好沒有供給控制電壓、即本身沒有激活，保護電路此時還保護了后置的測量放大器。

在一種優(yōu)選的實施方式中，第一開關(guān)元件的輸出部與第一開關(guān)元件的控制輸入部通過截止元件連接，其中，截止元件如此構(gòu)造，即，如果在第一開關(guān)元件的輸出部處存在的電壓在斷路范圍中，在第一開關(guān)元件的輸出部處存在的電壓金在此時存在于第一開關(guān)元件的控制輸入部處。截止元件由兩個串聯(lián)的Z二極管形成，其中，每個Z二極管具有導通方向和截止方向，并且其中，兩個串聯(lián)的Z二極管如此連接，即，一Z二極管的導通方向相當于另一Z二極管的截止方向。使用兩個合適選擇的并且彼此相反地連接的Z二極管一方面具有的優(yōu)點是，Z二極管防止持久地布置在第一開關(guān)元件的控制輸入部處的電壓供給也不存在于第一開關(guān)元件的輸出部以及后置的測量放大器處。但另一方面，如果在第一開關(guān)元件的輸出部處存在的電壓變換到斷路范圍中或超過預定的第一閾值，正好還確保在控制輸入部處存在的電壓變換到第二范圍中。

此外優(yōu)選的是，主動式保護電路可選地具有并聯(lián)于開關(guān)元件組件的旁通電路，其連接開關(guān)元件組件的輸入部與第一開關(guān)元件的輸出部，其中，開關(guān)元件組件如此構(gòu)造，即，如果第一開關(guān)元件沒有形成在開關(guān)元件組件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接，在第一開關(guān)元件的輸出部處存在的電壓在斷路范圍中，并且在開關(guān)元件組件的輸入部處存在的電壓在高壓范圍中。旁通電路具有至少一個高阻抗的電阻。旁通電路的該實施方式具有旁通電路的已經(jīng)說明的優(yōu)點。

備選地，優(yōu)選的是，存儲器電路如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓在斷路范圍中，在第一開關(guān)元件的控制輸入部處持久存在的電壓在第二電壓范圍中。存儲器電路通過觸發(fā)器形成。存儲器電路優(yōu)選地包括呈觸發(fā)器的形式的主動有源部件，其可占據(jù)兩個狀態(tài)并且在兩個狀態(tài)之間進行變換，如果在觸發(fā)輸入部處收到信號。根據(jù)觸發(fā)器處在兩個狀態(tài)中的哪個中，在觸發(fā)器的控制輸出部處存在其他電壓。

例如，存儲器電路如此設(shè)計，即，在第一狀態(tài)中沒有由存儲器電路提供的電壓存在于第一開關(guān)元件的控制輸入部處，并且在第二狀態(tài)中在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在電壓，其引起在第一開關(guān)元件的控制輸入部處存在的合成電壓在第二電壓范圍中。因此，第一開關(guān)元件斷開在第一開關(guān)元件的輸入部和第一開關(guān)元件的輸出部之間的連接并且因此還斷開在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的連接。在此，觸發(fā)輸入部例如可與第一開關(guān)元件的輸出部連接，并且因此構(gòu)造成，使得引起在兩個狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的信號為在斷路范圍中的電壓脈沖。因此，如果應(yīng)斷開在開關(guān)元件組件的電極輸入部和開關(guān)元件組件的輸出部之間的連接，恰好此時觸發(fā)器變換其狀態(tài)。使用呈觸發(fā)器的形式的存儲器電路具有的優(yōu)點是，在電極帶一旦受到除顫器脈沖影響之后，例如阻止主動式保護電路建造在其中的電極帶的重新運行。由此防止，在可能通過除顫器脈沖產(chǎn)生損傷的情況下通過阻抗斷層成像進行有錯誤的測量或阻抗斷層成像同樣受到有損傷的電路損傷。然而優(yōu)選的是，例如設(shè)置有開關(guān)，在已經(jīng)檢查了主動式保護電路和電極帶的其他構(gòu)件完整無損并且沒有發(fā)現(xiàn)缺陷之后，利用該開關(guān)可將觸發(fā)器在此重設(shè)到第一狀態(tài)中。

在一種優(yōu)選的實施方式中，開關(guān)元件組件包括至少兩個控制輸入部和第二開關(guān)元件，其具有輸入部、輸出部和控制輸入部。至少兩個控制輸入部的第一控制輸入部與第一開關(guān)元件的控制輸入部連接。第二開關(guān)元件的輸入部與開關(guān)元件組件的電極輸入部連接。第二開關(guān)元件的輸出部與開關(guān)元件組件的輸出部連接。第二開關(guān)元件的控制輸入部與開關(guān)元件組件的至少兩個控制輸入部的第二控制輸入部連接。第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)。第二開關(guān)元件如此構(gòu)造，即，如果在第二開關(guān)元件的控制輸入部處存在的控制電壓在第三電壓范圍中，第二開關(guān)元件形成在第二開關(guān)元件的輸入部和第二開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接，并且如果在第二開關(guān)元件的控制輸入部處存在的電壓在第四電壓范圍中，第二開關(guān)元件沒有形成在第二開關(guān)元件的輸入部和第二開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接。開關(guān)元件組件如此構(gòu)造，即，如果在電極輸入部處存在的電壓低于預定的第二閾值，在至少一個控制輸入部存在的電壓變換到第四電壓范圍中。

換言之，在該優(yōu)選的實施方式中，主動式保護電路除了第一開關(guān)元件之外包括第二開關(guān)元件。兩個開關(guān)元件串聯(lián)，即，一開關(guān)元件的輸入部與另一開關(guān)元件的輸出部連接。第二開關(guān)元件的輸入部例如可與電極輸入部連接，第二開關(guān)元件的輸出部與第一開關(guān)元件的輸入部連接，并且第一開關(guān)元件的輸出部與開關(guān)元件組件的輸出部連接。因此，第二開關(guān)元件布置在第一開關(guān)元件和電極輸入部之間。第二開關(guān)元件如此構(gòu)造，即，如果在第二開關(guān)元件的控制輸入部處存在的電壓在第三范圍中，該第二開關(guān)元件形成在第二開關(guān)元件的輸入部和第二開關(guān)元件的輸出部之間的傳導連接，并且如果控制電壓在第四范圍中，第二開關(guān)元件使第二開關(guān)元件的輸入部與第二開關(guān)元件的輸出部分開。第一電壓范圍例如可與第三電壓范圍一致，但同樣可行的是，第一電壓范圍例如在+5V和+10V之間，并且第三電壓范圍在-10V和-5V之間。第二電壓范圍還可與第四電壓范圍一致。然而還可考慮，第二電壓范圍包括小于5V的所有電壓，并且第四電壓范圍包括大于-5V的所有電壓。在任何情況下，開關(guān)元件組件如此設(shè)計：如果在電極輸入部處存在的電壓低于預定的第二閾值，在第二開關(guān)元件的控制輸入部處存在的電壓變換到第四電壓范圍中，即，第二開關(guān)元件不再導通。預定的第二閾值例如可朝上限制斷路范圍的第二區(qū)段。通過使用這種第二開關(guān)元件以有利的方式確保主動式保護電路在負的電壓脈沖以及正的電壓脈沖的情況下切斷。

在此，優(yōu)選的是，第二開關(guān)元件是常關(guān)型p通道MOSFET，具有漏極端子、源極端子和門極端子。漏極端子形成第二開關(guān)元件的輸入部，源極端子形成第二開關(guān)元件的輸出部，并且門極端子形成第二開關(guān)元件的控制輸入部。使用常關(guān)型p通道MOSFET具有的優(yōu)點是，其在正的控制電壓的情況下沒有導通。此外，使用p通道MOSFET具有和將n通道MOSFET用作第一開關(guān)元件的相同的優(yōu)點。通過組合呈n通道MOSFET的形式的第一開關(guān)元件與呈p通道MOSFET的形式的第二開關(guān)元件確保主動式保護電路即使在雙極除顫器脈沖的情況下也可靠地斷開在電極和后置的測量放大器之間的連接。

在第二方面中，本發(fā)明的目的通過用于電阻抗斷層成像的電極帶實現(xiàn)，其具有多個電極和根據(jù)上述實施方式中的一個的多個主動式保護電路。每個電極分配有至少一個主動式保護電路，并且每個主動式保護電路分配有僅僅一個電極。每個主動式保護電路的開關(guān)元件組件的電極輸入部與分配給主動式保護電路的電極連接。根據(jù)本發(fā)明的電極帶的優(yōu)點相應(yīng)于使用在根據(jù)本發(fā)明的電極帶中的主動式保護電路的實施方式的優(yōu)點。

附圖說明

下面借助附圖詳細說明本發(fā)明，附圖示出了主動式保護電路的不同的實施例和根據(jù)本發(fā)明的電極帶的實施例，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路的第一實施例，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路的第二實施例，

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路的第三實施例，

圖4示出了兩個彼此互連的根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路的第一實施例，

圖5示出了第二實施例兩個彼此互連的根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路，并且

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的電極帶的實施例的示意性的圖示。

附圖標記列表

1 主動式保護電路

3 開關(guān)元件組件

5 第一開關(guān)元件、n通道MOSFET

7 第一開關(guān)元件的輸入部、n通道MOSFET的漏極端子

9 第一開關(guān)元件的輸出部、n通道MOSFET的源極端子

11 第一開關(guān)元件的控制輸入部、n通道MOSFET的門極端子

13 電極輸入部

15 開關(guān)元件組件的輸出部

17 開關(guān)元件組件的第一控制輸入部

19 截止元件

21 Z二極管

23 Z二極管

25 旁通電路

27 高阻抗的電阻

29 電壓源

31 第二電壓源

33 開關(guān)元件、n通道MOSFET

35 存儲器電路、觸發(fā)器

37 觸發(fā)輸入部

39 開關(guān)輸出部

41 電容

43 二極管

45 開關(guān)元件33的門極端子

47 第一存儲開關(guān)元件

49 第二存儲開關(guān)元件

51 第一存儲開關(guān)元件的漏極端子

53 第二存儲開關(guān)元件的漏極端子

55 工作電壓源

57 第一存儲開關(guān)元件的源極端子

59 第二存儲開關(guān)元件的源極端子

61 第一存儲開關(guān)元件的門極端子

63 第二存儲開關(guān)元件的門極端子

65 電阻

67 開關(guān)

69 第二開關(guān)元件、p通道MOSFET

71 第二開關(guān)元件的輸入部、p通道MOSFET的漏極端子

73 第二開關(guān)元件的輸出部、p通道MOSFET的源極端子

75 開關(guān)元件組件的第二控制輸入部、第二開關(guān)元件的控制輸入部、在MOSFET處的p通道的門極端子

77 主動式保護電路

79 主動式保護電路

81 電極輸入部

83 電極輸入部

85 輸出部

87 輸出部

89 主動式保護電路

91 主動式保護電路

93 電極輸入部

95 電極輸入部

97 輸出部

99 輸出部

101 電極帶

103 電極

105 主動式保護電路

107 測量放大器

109 電極帶的輸出部。

具體實施方式

在圖1至5的實施例的下文的說明中，相同標記的元件設(shè)有相同的附圖標記。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路1的第一實施例，具有開關(guān)元件組件3。開關(guān)元件組件3包括呈常關(guān)型n通道MOSFET 5的形式的第一開關(guān)元件5。n通道MOSFET 5具有漏極端子7，其同時形成第一開關(guān)元件5的輸入部7。此外，n通道MOSFET 5具有源極端子9，其形成第一開關(guān)元件5的輸出部9。最后，n通道MOSFET 5還包括門極端子11，其形成第一開關(guān)元件5的控制輸入部11。

第一開關(guān)元件5的輸入部7與開關(guān)元件組件3的電極輸入部13連接。電極輸入部13適合于與用于電阻抗斷層成像的電極帶的電極連接。第一開關(guān)元件5的輸出部9與開關(guān)元件組件3的輸出部15連接。輸出部9適合于與電阻抗斷層成像的測量放大器連接。測量放大器例如可與主動式保護電路1一起布置在電極帶中。這具有的優(yōu)點是，通過與電極輸入部連接的電極探測的電壓可局部地在電極帶中放大，并且測量信號傳遞給阻抗斷層成像不那么容易出錯，并且還可傳遞更小的電壓。然而還可考慮，將主動式保護電路1布置在電極帶中，并且將測量放大器布置在實際的阻抗斷層成像中。第一開關(guān)元件5的控制輸入部11同時形成開關(guān)元件組件3的第一控制輸入部17。

在圖1中示出的主動式保護電路1還包括由兩個彼此連接的Z二極管21、23組成的截止元件19。截止元件19使第一開關(guān)元件5的輸出部9與第一開關(guān)元件5的控制輸入部11連接。兩個Z二極管21、23分別以已知的方式具有截止方向和導通方向，其中，兩個Z二極管21、23的第一Z二極管21如此連接，即，其導通方向與兩個Z二極管21、23的第二Z二極管23的導通方向相反。

主動式保護電路1還包括由高阻抗的電阻27形成的旁通電路25。旁通電路25使第一開關(guān)元件5的輸入部7與第一開關(guān)元件5的輸出部9連接。最后還設(shè)置有電壓源29，通過電壓源，在第一開關(guān)元件5的控制輸入部11處可存在例如5V的工作電壓。電壓源29在一側(cè)接地，并且例如可以電池的形式提供，或直接由阻抗斷層成像供電。

主動式保護電路1包括呈常關(guān)型n通道MOSFET 5的形式的第一開關(guān)元件5。通過使用常關(guān)型n通道MOSFET 5，主動式保護電路1以有利的方式本質(zhì)安全，因為當主動式保護電路1無電壓時，電極輸入部13與開關(guān)元件組件3的輸出部15分開。

如果在正常測量運行中經(jīng)由電壓源29在控制輸入部11處存在在第一電壓范圍中的工作電壓，則第一開關(guān)元件5提供在第一開關(guān)元件的輸入部7和第一開關(guān)元件的輸出部9之間的傳導連接。因此，電極輸入部13也與開關(guān)元件組件3的輸出部15傳導連接，并且可能被電極接收的測量信號轉(zhuǎn)送給后置的測量放大器。相反地，還通過輸出部15在主動式保護電路1處存在對于電阻抗斷層成像所需的電流，其傳送給電極輸入部以用于供電。第一Z二極管21防止由電壓源29提供的工作電壓存在于第一開關(guān)元件5的輸出部9處，并且傳送的測量信號歪曲。為此，兩個相反地串聯(lián)的Z二極管21、23在兩個方向上限制MOSFET 5的柵源電壓。

主動式保護電路1如此設(shè)計，即，對于情況在電極輸入部13處并且因此還在第一開關(guān)元件5的輸出部9處存在的電壓處在斷路范圍中，更確切地說，超過預定的閾值，存在于第一開關(guān)元件5的控制輸入部11處的控制電壓不再足以使第一開關(guān)元件5傳導地接通。此后，第一開關(guān)元件5分開在輸入部7和輸出部9之間的連接。通過使用第二Z二極管23確保將存在于第一開關(guān)元件的輸出部9和控制輸入部11之間的電壓限制到最大值上。由此，置于主動式保護電路1之后的測量放大器可靠地不受存在于電極輸入部13處的電壓脈沖的影響。

通過使用旁通電路25以有利的方式確保，在分開在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的傳導連接之后也還在輸出部9處存在足夠高的電壓，從而第一開關(guān)元件5繼續(xù)分開地保持連接，只要存在于電極輸入部13處的電壓在高壓范圍中。如果電壓下降到如此程度，使得第二Z二極管23不再導通，并且在開關(guān)元件5的控制輸入部11和其輸出部9之間的電壓差再次變到第一電壓范圍中，此時通過電壓源29在第一開關(guān)元件5的控制輸入部11處施加的電壓足以使開關(guān)元件5傳導地接通。即，開關(guān)元件再次使第一開關(guān)元件5的輸入部7導通地與第一開關(guān)元件5的輸出部9連接。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路1的第二實施例，具有開關(guān)元件組件3，其包括呈常關(guān)型n通道MOSFET 5的形式的第一開關(guān)元件5。如在圖1中示出的第一實施例中那樣，n通道MOSFET 5具有漏極端子7，其形成第一開關(guān)元件5的輸入部7并且與開關(guān)元件組件3的電極輸入部13連接。n通道MOSFET 5還包括源極端子9，其形成第一開關(guān)元件5的輸出部9并且與開關(guān)元件組件3的輸出部15連接。最后，n通道MOSFET 5還包括門極端子11，其形成第一開關(guān)元件5的控制輸入部11并且同時形成開關(guān)元件組件3的第一控制輸入部17。類似于第一實施例，圖2中的主動式保護電路1包括電壓源29，通過其可將第一電壓范圍中的控制電壓施加給第一開關(guān)元件5的控制輸入部11。電壓源29在一側(cè)接地。

本發(fā)明的保護電路1的第二實施例還包括第二電壓源31，其同樣與第一開關(guān)元件5的控制輸入部11連接。第二電壓源31通過呈常關(guān)型n通道MOSFET 33的形式的開關(guān)元件33接地，即，僅當n通道MOSFET 33導通時，第二電壓源31激活。在這種情況下，不僅電壓源29而且第二電壓源31施加在第一開關(guān)元件5的控制輸入部11處。通過第二電壓源31提供的電壓如此選擇，即，通過兩個電壓源29、31提供的電壓的總和在第二電壓范圍中，在其中第一開關(guān)元件5沒有形成在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的傳導連接并且因此還形成在開關(guān)元件組件3的電極輸入部13和輸出部15之間的傳導連接。

開關(guān)元件33借助于呈觸發(fā)器35的形式的存儲器電路35來控制。存儲器電路35包括觸發(fā)輸入部37和開關(guān)輸出部39。觸發(fā)輸入部37通過電容41和二極管43與第一開關(guān)元件5的輸出部9連接；開關(guān)輸出部39與形成開關(guān)元件33的n通道MOSFET 33的門極端子45連接。存儲器電路35如此構(gòu)造，即，在開關(guān)輸出部39處并且因此還在開關(guān)元件33的門極端子45處存在在第二電壓范圍中的電壓，在其中n通道MOSFET 33沒有導通，并且如果主動式保護電路1在正常測量運行中工作，第二電壓源31因此沒有激活。存儲器電路35此時在第一狀態(tài)中。如果存儲器電路35在觸發(fā)輸入部37處收到觸發(fā)脈沖，其例如可為除顫器的電壓脈沖的上升沿（其在斷路范圍中），此時存儲器電路35從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)中，在其中在開關(guān)輸出部39處并且因此在開關(guān)元件33的門極端子45處存在在第二電壓范圍中的電壓，在其中開關(guān)元件33導通并且第二電壓源31接地并且因此激活。在這種情況下，第一開關(guān)元件5分開在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的連接。因此，阻抗斷層成像的置于開關(guān)元件組件3的輸出部15之后的元件得到保護而不受可能的電壓沖擊的影響。存儲器電路35以有利的方式防止開關(guān)元件組件3在一次施加在斷路范圍中的電壓脈沖之后可在沒有主動處理的情況下重新投入運行。

實際的存儲器電路35包括第一存儲開關(guān)元件47和第二存儲開關(guān)元件49。兩個存儲開關(guān)元件47、49由常關(guān)型n通道MOSFET 47、49形成。兩個存儲開關(guān)元件47、49具有漏極端子51、53，其相應(yīng)與工作電壓源55連接。此外，每個存儲開關(guān)元件47、49具有接地的源極端子57、59。地例如可通過阻抗斷層成像的接地線形成。最后，每個存儲開關(guān)元件47、49還具有門極端子61、63。第一存儲開關(guān)元件47的門極端子61通過電阻65與第二存儲開關(guān)元件49的漏極端子53連接。第二存儲開關(guān)元件49的門極端子63直接與第一存儲開關(guān)元件47連接的漏極端子51。觸發(fā)輸入部37和開關(guān)輸出部39兩者接到第一存儲開關(guān)元件47的門極端子61和第二存儲開關(guān)元件49的漏極端子53之間，其中，觸發(fā)輸入部37直接接到第一存儲開關(guān)元件47的門極端子61上，并且電阻65布置在觸發(fā)輸入部37和開關(guān)輸出部39之間。

如果圖2中示出的主動式保護電路1投入運行，此時首先第二存儲開關(guān)元件49切換成導通，而第一存儲開關(guān)元件47沒有導通。因此，在第二存儲開關(guān)元件49的漏極端子53處通過工作電壓源55提供的電壓直接通過第二存儲開關(guān)元件49下降成接地。因此，在開關(guān)輸出部39處不存在足夠高的電壓，以將開關(guān)元件33切換成導通。如果通過觸發(fā)輸入部37接收觸發(fā)信號，則第一存儲開關(guān)元件47切換成導通，并且在第二存儲開關(guān)元件49的門極端子63處不再存在足夠高的電壓，以將其繼續(xù)保持導通。因此，第二存儲開關(guān)元件49截斷在漏極端子53和源極端子59之間的連接。這引起在第一存儲開關(guān)元件47的門極端子61處的電壓持久上升到如此程度，使得第一存儲開關(guān)元件47保持導通。同時，在開關(guān)輸出部39處并且因此還在開關(guān)元件33的門極端子45處存在足夠高的電壓，以便將開關(guān)元件33切換成導通。因此，第一開關(guān)元件5變換到第二狀態(tài)中，在其中斷開在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的連接。由此以有利的方式防止在主動式保護電路1突然由于過電壓被無效后主動式保護電路1再次投入運行。

為了在已經(jīng)檢查主動式保護電路1和后置的構(gòu)件以及前置的電極的功能性之后還繼續(xù)使用主動式保護電路1，設(shè)置有開關(guān)67。如果開關(guān)67閉合，施加在第二存儲開關(guān)元件49的漏極端子53處的電壓直接下降到接地。因此，在第一存儲開關(guān)元件47的門極輸入部61處不再提供足夠高的電壓來講第一存儲開關(guān)元件47保持導通。但是，在第二存儲開關(guān)元件49的門極端子63處的電壓由此再次上升到如此程度，使得第二存儲開關(guān)元件49再次切換成導通，并且存儲器電路35在此變換到第一狀態(tài)中。在第一狀態(tài)中，在開關(guān)輸出部39處沒有施加足夠高的電壓將開關(guān)元件33切換成導通。因此，施加在第一開關(guān)元件5的控制輸入部11處的電壓再次在第一范圍中，并且第一開關(guān)元件5形成在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的傳導連接。因此，開關(guān)67能夠以有利的方式實現(xiàn)重新設(shè)定存儲器電路35。

圖3中示意性地示出了主動式保護電路1的第三實施例。該電路僅說明了通過具有呈常關(guān)型n通道MOSFET 5的形式的第一開關(guān)元件5和呈常關(guān)型p通道MOSFET 69的形式的第二開關(guān)元件69的串聯(lián)電路的開關(guān)元件組件3可實現(xiàn)防止在電極輸入部13處存在的雙極電壓脈沖。第二開關(guān)元件69同樣具有輸入部71、輸出部73和控制輸入部75。第二開關(guān)元件69的輸入部71由p通道MOSFET 69的漏極端子71形成。第二開關(guān)元件69的輸出部73由p通道MOSFET 69的源極端子73形成。第二開關(guān)元件69的控制輸入部75（其同時是開關(guān)元件組件3的第二控制輸入部75）由p通道MOSFET 69的門極端子75形成。此外，主動式保護電路1具有另一電壓源77，通過其可中第二控制輸入部75處存在在第三范圍中的工作電壓，在其中第二開關(guān)元件69導通。

第一開關(guān)元件5的結(jié)構(gòu)相應(yīng)于已經(jīng)參考在圖1和2中示出的實施例進一步說明的結(jié)構(gòu)。主動式保護電路1的在圖3中示出的實施方式具有的優(yōu)點是，其不僅在電極輸入部13處的負的電壓脈沖的情況下、而且在電極輸入部13處的正的電壓脈沖的情況下斷開在開關(guān)元件組件3的電極輸入部13和輸出部15之間的連接。在此，第二開關(guān)元件69如此設(shè)計，即，其斷開在開關(guān)元件69的輸入開關(guān)元件69部71和的輸出部73之間的連接，此時在電極輸入部13處存在的電壓低于第二預定的閾值，而第一開關(guān)元件5如此構(gòu)造，即，其斷開在第一開關(guān)元件5的輸入部7和輸出部9之間的連接，此時在電極輸入部13處存在的電壓超過第一預定的閾值。

在圖4中示出了兩個主動式保護電路77、79的連接，其例如在電阻抗斷層成像運行時得到。在電阻抗斷層成像的運行中，始終有兩個電極輸入部81、83彼此組合，以便輸送電流或測量在兩個電極輸入部81、83之間下降的電壓。兩個主動式保護電路77、79相應(yīng)于在圖1中示出的主動式保護電路1。因此，在此沒有進一步討論保護電路77、79的細節(jié)。保護電路77、79與在圖1中示出的主動式保護電路1的不同僅在于取消了旁通電路25，因為它不是強制需要的。兩個保護電路77、79通過共同的電壓源29運行，其例如直接由阻抗斷層成像提供并且阻抗斷層成像的地連接。

在圖4中未示出輸出部85、87在阻抗斷層成像中通過傳導連接彼此連接。為了避免除顫器脈沖可通過電極輸入部81、83和輸出部85、87傳播到后置的測量放大器和后置的阻抗斷層成像中，這里足夠的是，兩個主動式保護電路70、79中的一個隔開在與其關(guān)聯(lián)的電極輸入部81、83和與其關(guān)聯(lián)的輸出部85、87之間的連接。

在圖5中類似于圖4中的設(shè)計方案示出了兩個主動式保護電路89、91的組合，在其中，保護電路89、91相應(yīng)于在圖2中詳細示出的實施例。因此，在此還取消該電路的更詳細的說明。如在圖4中那樣，兩個與電極輸入部93、95連接的電極通過輸出部97、99在阻抗斷層成像內(nèi)例如通過測量放大器彼此傳導連接。兩個連接的電極布置在病人的不同的部位，并且在除顫器脈沖中位于不同的電勢上。因此，又足夠的是，在除顫器脈沖安放到病人處時，在病人處存在與電極輸入部93、94連接的電極，兩個保護電路89、91中的一個斷開在相應(yīng)的電極輸入部93、95和相應(yīng)的輸出部97、99之間的連接，以便保護置于主動式保護電路89、91之后的電子構(gòu)件不受除顫器脈沖影響，并且防止除顫器脈沖的過多的能量流出到阻抗斷層成像中。因為還在雙極除顫器脈沖中在兩個電極輸入部93、95中的一個處存在正電壓脈沖，所以兩個主動式保護電路89、91中的一個在任何情況下斷開在其電極輸入部93、95和其輸出部97、99之間的連接。在圖4和圖5中示出的布置方案由此以有利的方式還在沒有使用由n通道MOSFET 和p通道MOSFET 構(gòu)成的串聯(lián)電路的情況下在雙極除顫器脈沖中很安全。

最后，圖6示出了用于電阻抗斷層成像的根據(jù)本發(fā)明的電極帶101的實施例的示意性的圖示。電極帶101包括多個電極103，其設(shè)置成布置在病人的皮膚上。每個電極103通過根據(jù)本發(fā)明的主動式保護電路105與主動式測量放大器107連接，其同樣布置在電極帶101上。主動式保護電路105可為根據(jù)上述實施例中的任一個的保護電路。在此，電極輸入部主動式保護電路105相應(yīng)與電極連接，并且輸出部與后置的主動式測量放大器107連接。主動式測量放大器通過僅僅示意性地示出的連接部與輸出部109連接，電極103最后可通過該輸出部與實際的阻抗斷層成像連接。電極帶101的優(yōu)點相應(yīng)于在此使用的主動式保護電路105的優(yōu)點。此外，主動式測量放大器107直接布置在電極帶101中能夠?qū)崿F(xiàn)主動式放大靠近電極103的測量的電壓，對此可相對于在實際的阻抗斷層成像中的第一增益提高阻抗斷層成像的敏感性。