用于测量放大器的主动式保护电路制造技术

本发明专利技术题为“用于测量放大器的主动式保护电路”。示出且要求保护一种用于电阻抗断层成像的测量放大器的主动式保护电路，具有开关元件组件，其中，开关元件组件具有电极输入部、输出部和用于控制电压的至少一个控制输入部。开关元件组件的电极输入部构造成与用于电阻抗断层成像的电极带的电极连接。开关元件组件的输出部构造成与用于电阻抗断层成像的测量放大器连接。

Active protection circuit for measuring amplifier

The invention relates to an active protective circuit for measuring an amplifier\. Showing and protection for active protection circuit for measuring amplifier electrical impedance tomography, with a switching element component, which switch element assembly with electrode input unit, output unit and for at least one control input control voltage. The electrode input portion of the switch element assembly is configured to cause an electrode connection with an electrode band for electrical impedance tomography. The output portion of the switch element assembly is configured to be connected to a measuring amplifier for electrical impedance tomography.

【技术实现步骤摘要】
用于测量放大器的主动式保护电路
本专利技术涉及用于电阻抗断层成像的测量放大器的主动式保护电路，具有开关元件组件以及用于电阻抗断层成像的电极带，电极带具有多个电极和多个主动式保护电路。
技术介绍
在电阻抗断层成像中确定人体或动物体的在多个电极之间的导电性并且由此导出身体的光学图示。为了测量导电性，将具有多个电极的所谓的电极带布置在身体的皮肤表面上。在两个电极之间相应施加交变电流，例如频率在10和200kHz之间，幅度为几毫安。交流电的传播通过其余电极以在电极之间的电压降的形式来探测并且用作用于计算在阻抗断层成像或电阻抗断层成像中的断面图的基础。精确测量和放大测得的电压的先决条件是灵敏度高的电子设备。电阻抗断层成像现今尤其用于监测进行人工呼吸的病人（例如在重症监护室的病人）的肺功能。如果这种病人出现心脏骤停，使用除颤器，以便使心脏通过针对性的电流冲击再次活动。在此，突然将直至5kV的电压施加给病人。对于这样高的电压，没有设计电阻抗断层成像的灵敏度高的电子设备。因为在使用除颤器之前通常确实也缺少时间将所有的电极从病人处移除，所以必须启用其他的保护措施，以保护阻抗断层成像的电子设备不受除颤器的电流冲击影响。此外还需要自动地使阻抗断层成像与病人分开，以防止阻抗断层成像从除颤器的电流冲击获得太多的能量，并且电流冲击可能不再强到足以使颤动或颤抖的心脏停止。根据文献DE202005013792U1已知设置有用于EIT设备的保护电路，其具有在在病人处的电极和在EIT设备处的信号输入部之间的保险装置。在保险装置中嵌入有由两个电阻构成的串联电路，其在EIT设备的第一放大级之前。就在开始除颤之后不久，电极借助于保险装置快速地与EIT设备分开。不利的是，保险装置仅自除颤器脉冲的一定的能量大小起起作用，并且保险装置由于其尺寸仅可实施在EIT设备处，而不可实施在电极带处。由文献DE102008002330A1已知一种过电压保护元件，其可构造为用于病人身体的医疗设备的过电压保护杆。在此，过电压保护元件与医疗设备联接，医疗设备包括具有第一输入部和第二输入部的双极接口。过电压保护元件在输入部之后包括第一电容和第二电容作为变换器件。下游是两个齐纳二极管，它们极性相反地串联并且两个输入线路电气连接。过电压保护元件仅仅设置在医疗设备的接口处并且不是直接设置在电极带处。由文献DE102005041385A1已知用于电阻抗断层成像的保护电路。由串联的RC元件与电容和电阻构成的保护电路与无线路段一起保护阻抗断层成像的信号输入部在正常测量运行中不受过高的电压影响。在此，电容用来真正地防止本来的电流冲击。为了不威胁阻抗断层成像的功能性，RC元件的电容必须至少具有5kV的抗电强度。为了保证抗电强度，电容必须具有最小的结构尺寸，其使得电容成为保护电路的具有最大的结构体积的结构元件。然而，电容的最小尺寸导致处于位置原因或多或少地不可将保护电路直接实施到电极带中。因为实际上阻抗断层成像的每个电极必须双重地保护，所以进一步提高了保护电路的整个结构体积。因为或多或少地不可将电路直接实施到电极带中，所以电路目前通常直接布置在阻抗断层成像中。然而，由此所有构件（从电极直至引导至阻抗断层成像的线路）必须具有至少5kV的抗电强度。为此，构件必须全部如此构造，即，对于在阻抗断层成像附近的医疗人员来说没有被除颤器脉冲危及到。因此，电极带的构件在制造上相对麻烦且更昂贵。此外，由于必须由电极探测的低的电压，有利地将主动式放大器构件直接布置在电极带中。在当前的解决方案中，主动式放大器构件必须同样具有至少5kV的抗电强度，由此其不被除颤器脉冲破坏。因为主动式放大器构件还设计成放大具有几mV或µV的幅度的电压，所以出现非常难地同时保证除颤器脉冲的抗电强度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的尤其在于，提供一种用于阻抗断层成像的主动式保护电路，其结构大小明显小于已经已知的保护电路的结构大小。优选地，保护电路应适合于直接用在用于阻抗断层成像的电极带中，并且保护在这种电极带中的主动式放大器构件。在第一方面中，本专利技术的目的通过用于电阻抗断层成像的测量放大器的主动式保护电路实现，其具有开关元件组件，其中，开关元件组件具有电极输入部、输出部和用于控制电压的至少一个控制输入部。开关元件组件的电极输入部构造成连接用于电阻抗断层成像的电极带的电极。开关元件组件的输出部构造成连接电阻抗断层成像的测量放大器。开关元件组件如此构造，即，如果在至少一个控制输入部处存在的控制电压在第一电压范围中，开关元件组件形成在开关元件组件的电极输入部和开关元件组件的输出部之间的传导连接。开关元件组件还如此构造，即，如果在至少一个控制输入部处存在的控制电压在第二电压范围中，开关元件组件没有形成在开关元件组件的电极输入部和开关元件组件的输出部之间的传导连接。保护电路如此构造，即，如果在电极输入部处存在的电压在断路范围中，在至少一个控制输入部处存在的电压在第二电压范围中。换言之，根据本专利技术的主动式保护电路包括开关元件组件，其具有至少三个输入部：电极输入部、输出部和用于控制电压的至少一个控制输入部。开关元件组件例如可直接布置在用于阻抗断层成像的电极带中。然而还可考虑将保护电路例如布置在实际的阻抗断层成像中。但在任何情况下，电极输入部构造成连接电极，即，在运行中，电极输入部与电极电气连接。相应地，开关元件组件的输出部构造成连接测量放大器，即，在运行中，输出部与测量放大器电气连接。测量放大器例如可为本地前级放大器，其直接布置在电极带中。但备选地还可考虑，测量放大器布置在实际的阻抗断层成像中，即使主动式保护电路本身布置在电极带中。根据本专利技术，开关元件组件构造成在两个不同的状态中工作。因此，开关元件组件例如可具有电子结构元件，其仅可在两个状态中运行，例如MOSFET(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。开关元件组件如此构造，即，如果控制电压，也就是在控制输入部处存在的电压，在第一电压范围中，此时开关元件组件使电极输入部和输出部传导连接。如果控制电压在没有与第一电压范围重叠的第二电压范围中，此时开关元件组件没有形成在开关元件组件的电极输入部和开关元件组件的输出部之间的传导连接。换言之，开关元件组件没有将在电极输入部处存在的信号传送给输出部并且因此传送给后置的测量放大器。控制电压在第一电压范围或第二电压范围中取决于在电极输入部处存在的电压有多高。保护电路例如可如此构造，即，如果在电极输入部处存在的电压在在阻抗断层成像的正常测量运行中使用的范围中，控制电压持久在第一电压范围中。开关元件组件此时使电极输入部和输出部传导连接并且将测得的电压直接传送给测量放大器。然而，如果在电极输入部处存在的电压在预定的断路范围中，则控制电压变换自动转变到第二范围中并且断开在开关元件组件的电极输入部和输出部之间的连接。因此，与电压脉冲相关的在断路范围中的电压没有被开关元件组件传送并且因此也没有加载后置的测量放大器。断路范围例如可通过电压下限（例如20V）来限定并且从该电压下限呈现为接近无限开放的范围。然而，还可考虑断路范围具有两个区段，例如包括小于-20V的所有电压的第一区段和包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电阻抗断层成像的测量放大器(107)的主动式保护电路(1、77、79、89、91)，具有开关元件组件(3)，其中，所述开关元件组件(3)具有电极输入部(13)、输出部(15)和用于控制电压的至少一个控制输入部(17、75)，其中，所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)构造成与用于电阻抗断层成像的电极带(101)的电极(103)连接，其中，所述开关元件组件(3)的输出部(15)构造成与电阻抗断层成像的测量放大器(107)连接，其中，所述开关元件组件(3)如此构造，即，当在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的控制电压在第一电压范围中时，所述开关元件组件(3)形成在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)和所述开关元件组件(3)的输出部(15)之间的传导连接，并且当在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的控制电压在第二电压范围中时，所述开关元件组件(3)没有形成在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)和所述开关元件组件(3)的输出部(15)之间的传导连接，并且其中，所述主动式保护电路(1、77、79、89、91)如此构造，即，当在所述电极输入部(13)处存在在断路范围中的电压时，在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的电压在第二电压范围中。...

【技术特征摘要】
2015.12.11 DE 102015016091.51.一种用于电阻抗断层成像的测量放大器(107)的主动式保护电路(1、77、79、89、91)，具有开关元件组件(3)，其中，所述开关元件组件(3)具有电极输入部(13)、输出部(15)和用于控制电压的至少一个控制输入部(17、75)，其中，所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)构造成与用于电阻抗断层成像的电极带(101)的电极(103)连接，其中，所述开关元件组件(3)的输出部(15)构造成与电阻抗断层成像的测量放大器(107)连接，其中，所述开关元件组件(3)如此构造，即，当在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的控制电压在第一电压范围中时，所述开关元件组件(3)形成在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)和所述开关元件组件(3)的输出部(15)之间的传导连接，并且当在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的控制电压在第二电压范围中时，所述开关元件组件(3)没有形成在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)和所述开关元件组件(3)的输出部(15)之间的传导连接，并且其中，所述主动式保护电路(1、77、79、89、91)如此构造，即，当在所述电极输入部(13)处存在在断路范围中的电压时，在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的电压在第二电压范围中。2.根据权利要求1所述的主动式保护电路(1、77、79)，其中，所述开关元件组件(3)的输出部(15)与所述开关元件组件的至少一个控制输入部(17、75)通过截止元件(19)连接，其中，所述截止元件(19)如此构造，即，仅当在所述开关元件组件(3)的输出部(15)处存在的电压在断路范围中时，在所述开关元件组件(3)的输出部(15)处存在的电压此时施加给控制输入部(17、75)。3.根据权利要求2所述的主动式保护电路(1)，其中，所述主动式保护电路(1)具有与开关元件组件(3)并联的旁通电路(25)，该旁通电路使所述开关元件组件(3)的输入部(13)与所述开关元件组件(3)的输出部(15)连接，其中，所述旁通电路(25)如此构造，即，如果所述开关元件组件(3)没有形成在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)和所述开关元件组件(3)的输出部(15)之间的传导连接，在所述开关元件组件(3)的输出部(15)处存在在断路范围中的电压，并且在所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)处存在的电压在高压范围中，其中，所述高压范围是所述断路范围的子区。4.根据上述权利要求中任一项所述的主动式保护电路(1、89、91)，具有存储器电路(35)，其如此构造，即，当在所述电极输入部(13)处存在在断路范围中的电压时，在至少一个控制输入部(17、75)处持久存在在第二电压范围中的电压。5.根据上述权利要求中任一项所述的主动式保护电路(1、77、79、89、91)，其中，所述开关元件组件(3)具有第一开关元件(5)，该第一开关元件具有输入部(7)、输出部(9)和控制输入部(11)，其中，所述第一开关元件(5)的输入部(7)与所述开关元件组件(3)的电极输入部(13)连接，所述第一开关元件(5)的输出部(9)与所述开关元件组件(3)的输出部(15)连接，并且所述第一开关元件(5)的控制输入部(11)与所述开关元件组件(3)的至少一个控制输入部(17、75)连接，其中，所述第一开关元件(5)如此构造，即，如果在所述第一开关元件(5)的控制输入部(11)处存在的控制电压在第一电压范围中，所述第一开关元件(5)形成在所述第一开关元件(5)的输入部(7)和所述第一开关元件(5)的输出部(9)之间的传导连接，并且如果在所述第一开关元件(5)的控制输入部(11)处存在的控制电压在第二电压范围中，所述第一开关元件(5)没有形成在所述第一开关元件(5)的输入部(7)和所述第一开关元件(5)的输出部(9)之间的传导连接，其中，所述主动式保护电路(1、77、79、89、91)如此构造，即，如果在所述电极输入部(13)处存在超过预定的第一阈值的电压，在所述至少一个控制输入部(17、75)处存在的电压变换到第二电压范围中。6.根据权利要求5所述的主动式保护电路(1、77、79、89、91)，其中，所述第一开关元件(5)为常关型n通道MOSFET，其具有漏极端子(7)、源极端子(9)和门极端子(11)，其中，所述漏极端子(7)形成所述第一开关元件(5)的输入部(7)，所述源极端子(9)形成所述第一开关元件(5)的输出部(9)，并且所述门极端子(11)形成所述第一开关元件(5)的控制输入部(11)。7.根据权利要求2结合权利要求5或6所述的主动式保护电路(1，77、79)，其中，所述第一开关元件(5)的输出部(9)与所述第一开关元件(5)的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：J李，F扎特勒，K希尔塔夫斯基，
申请(专利权)人：德尔格制造股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE