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CN115867331A - 电绝缘装置、方法和系统 - Google Patents

电绝缘装置、方法和系统 Download PDF

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CN115867331A
CN115867331A CN202180045189.4A CN202180045189A CN115867331A CN 115867331 A CN115867331 A CN 115867331A CN 202180045189 A CN202180045189 A CN 202180045189A CN 115867331 A CN115867331 A CN 115867331A
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medical
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medical device
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CN202180045189.4A
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G·弗里德里希斯
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Original Assignee
NxStage Medical Inc
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Publication date
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Abstract

一种减少从病人通过医疗设备的应用部件到地电位的泄漏电流的方法，包括定义当病人通电到电动势V时从病人到地电位的最大允许泄漏电流Amax，并通过具有长度L和内径ID的流体管路向医疗设备提供具有电阻率值ρ的水。选择L和ID的值是为了使充满电阻率ρ的水的流体管路具有足够高的电阻R以保持从病人到地电位的泄漏电流低于Amax。

Description

电绝缘装置、方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求获得2020年6月23日提交的美国临时专利申请No.63/042,738的优先权，该申请在此通过引用全部并入本文。
背景技术
在现代医学中，使用连接到病人身上的电驱动的医疗设备或设备(ME)是非常普遍的。除了这些装置旨在为病人带来好处外，它们也会给病人带来电击的潜在危险。电击可由流经病人心脏的例如产生心室除颤的泄漏电流引起，如果病人与其它电源接触，医疗设备可在接地或在地面的病人身上诱发该电流。医疗设备的设计通常要符合技术标准。在这些标准中，IEC60601(“IEC标准”)是由国际电工委员会发布的一系列关于医疗电气设备的安全和基本性能的技术标准。IEC60601-1标准通过引用并入本文。
IEC标准使用术语“应用部件”来指医疗设备中与病人发生物理接触以便装置执行其预期功能的部件。根据装置的性质和接触的类型，应用部件可分为B型、BF型或CF型。从防止电击的角度来看，每个分类都有不同的要求。IEC标准规定了在无故障和特定故障条件下，流经医疗设备的病人应用部件的病人泄漏电流的安全水平。
CF型是最严格的分类，对于那些应用部件与心脏直接导电接触的应用或其它认为必要的应用都需要。BF型不如CF型严格，一般用于与病人有导电接触，或与病人有中长期接触的装置。
IEC标准定义了可接受的泄漏电流限制。泄漏电流被理解为不具功能性的电流。IEC标准涉及接地泄漏电流、外壳泄漏电流和病人泄漏电流。设计医疗设备以减少泄漏电流是期望的。
发明内容
本发明公开的主题的一个或多个实施例防止和/或阻止不需要的电流(例如任何电流或超过指定阈值的电流)经由病人和医疗电流处理设备之间的导电流体连接流通过病人。
当结合附图考虑时，所公开主题的实施例的目标和优点将从以下描述中变得清楚易懂。
附图说明
下面将参照附图详细描述本发明的实施例，其中相同的参考数字代表类似的元素。附图不一定按比例绘制。在适用的情况下，一些特征可以不被示出以帮助描述基本特征。
图1A示意性地示出了与根据本公开的实施例的医疗设备相连的病人；
图1B示意性地示出了根据本公开的实施例的医疗设备和水净化系统之间的连接；
图2示出了根据本公开的实施例的水净化系统的非限制性示例；
图3示出了图1B的系统的电气模型；
图4示出了根据本公开的实施例的流体管路；
图5示意性地示出了根据本公开的实施例的医疗设备和水净化系统之间的连接。
具体实施方式
以下与所附附图有关的详细描述旨在作为所公开主题的各种实施例的描述，而不旨在代表所公开主题可实施的唯一实施例。详细描述包括具体的细节，目的是提供对所公开主题的全面理解。然而，对于本领域的技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施所披露的主题事项。在一些情况下，众所周知的结构和组件以框图形式示出，以避免模糊所公开主题的概念。
一般来说，所公开主题的一个或多个实施例的目的是防止和/或阻止不需要的电流(例如任何电流或超过指定阈值的电流)经由病人与医疗电气流体处理装置之间的导电流体连接而通过病人。
医疗电气设备或系统可以通过一个或多个充满导电流体的非导电管与病人连接。这种设备或系统的一些示例包括输液泵、静脉泵、透析机、医用流体加热器、体外血液处理、外科红细胞保存、术中和术后真空抽吸，以及供体无血机。连接这些机器和接受治疗的病人的非导电管可能成为电的导体，特别是在管内的流体有大量溶解的离子物种的情况下。在一些情况下，这些管可能是病人和医疗电气设备之间唯一的导电连接，例如，与病人应用部件、例如静脉注射针头或管路的连接由充满导电流体的非导电管代表，其为病人的泄漏电流创造了路径。这些管可以将感应到流体的电压从医疗电气设备耦合到病人身上。例如，如果病人与接地的病床或任何其它导电设备连接，从而闭合电路，潜在的有害电流就会流经病人。
在上述情况下，病人与医疗设备耦接，另一个可能的接地路径是通过医疗设备到接地的水源。例如，医疗设备可以通过管或其它连接方式与市政供水流体地连接。在一些实施例中，医疗设备包括一个水净化功能，该功能从水源(如市政水源)接收水，然后将水净化为净化的产品水。可以理解的是，这种从医疗设备到水源的流体连接也会形成导电连接，因为管路中的水会形成电流路径。这样的水源中的水通常被认为是处于地电位，从而有可能使与医疗设备相连的病人接地。
另一种潜在的危险情况可能存在于当连接到带有填充有导电流体的管的医疗流体处理设备的病人受到外部电压源的影响时、例如故障的电力装置影响时。在这种情况下，流体处理医疗设备可以通过将流经该设备的导电流体耦合到为其供电的交流主电源地而闭合电路。在上述情况下流经病人的电流被称为病人泄漏电流，允许的病人泄漏电流值由相对医疗电气设备的国家和国际标准规定(如上所述)。
医疗流体处理设备的功能要求可以决定设计配置，这些配置可能在设备的电路和生理及治疗流体之间产生电耦合。在一些情况下，医疗流体处理设备可能被需要提供流体路径的无菌性。为了实现这一点，流体路径经常包括无菌的一次性的例如由硬塑料部件和管。这些材料通常是良好的电绝缘器，因此在机器中流动的流体和机器电路之间的能量传递经常只是电容或电感耦合的结果。
所公开主题的实施例包括能够检测医疗电气设备故障和/或外部故障的系统、方法和装置，这些故障可能导致或已经导致病人泄漏电流或不可接受的增加或数量的在连接病人和医疗电气设备的充满导电流体的非导电管中流动的病人泄漏电流。
参照图1A，病人16正在接受医疗设备15的治疗。这种治疗可以包括肾脏替代疗法(例如血液透析或腹膜透析)和其它需要通过应用部件14在病人16和医疗设备15之间至少有瞬间的物理接触的治疗。在实施例中，医疗设备15可以是向病人16输送流体和/或从病人16向外输送流体的机器、例如透析循环器或类似透析的治疗机器，但本公开不限于这些特定的机器。应用部件14可以是向病人输送流体或从病人向外输送流体的管、例如输血管路或透析液管路，但应用部件14不限于流体管路。应用部件14可以例如通过插管(未明确示出)与病人16进行物理耦接。在实施例中，应用部件14可以包括一个或多个数据载体(例如导线)，该数据载体将电信号传递到病人身上或体内的电极或从该电极传递出电信号。
如图1A所示，病人16与应用部件14物理连接。这在病人16和应用部件14之间建立了电连接。病人的泄漏电流可由病人的身体通过应用部件14接地，或被保持在接地电位而引起，同时被电荷源通电。在这种情况下，电荷可以通过病人到达地电位19，成为图1A中所示的病人泄漏电流18。
由于正在进行的治疗类型，将病人与应用部件14断开可能是不可取的或不实际的。因此，为了本公开的目的，将假定病人16通常处于与医疗设备15的应用部件14相同的电势。为了避免或减少病人的泄漏电流18，期望使病人保持浮动(floating)，或与地面或其它固定电压的电流源断开连接。当病人与应用部件14电连接时，期望使应用部件14保持浮动(即与地断开)。
参考图1B，医疗设备15可以配置为从外部来源、例如水源20接收水或其它流体，水源可以是市政供水。例如，来自市政供水20的水21可以被提供给水净化系统22。我们认为，由于配水系统的设计，水源20处于地电位，并且由于离子和其它有助于水的导电性的物质，由水源20提供的水21是导电的。因此，通过输送水21的进水连接部12，在水净化系统22和地电位19之间形成电流路径。
水净化系统22可以将水21净化成净化水23。下面描述的图2说明了水净化系统22的一个实施例，但不限于该实施例。水净化系统22通过流体管路24向医疗设备15输出净化水23。医疗设备15可以使用净化水23来制备药物，通过应用部件14给病人16注射药物，该应用部件可以是管或其它流体连接件，以将流体注入病人16中。如图1B所示，病人也可以通过单独的流体管路(也被认为是应用部件17)连接，从病人身上抽取流体。在实施例中，流体管路(指定为17)可以从病人身上抽取血液，这作为血液透析治疗或其它血液过滤治疗的一部分。
如果应用部件14和/或17在病人16之间形成导电连接，那么在病人16和地面19之间可以通过净化水23、水21和市政供水20形成电流路径11。尽管医疗设备15是浮动的，没有与病人电连接，但这是事实。期望能破坏这个电流路径11。破坏这种连接的一种方法是在电流路径的某处引入足够高的阻抗。在一个实施例中，可以通过为净化水23选择适当的净化水平和/或控制流体管路24的物理特性，以在流体管路24中产生足够高的电阻，来打断或减小电流路径。另一个实施例可以检测电流路径11中存在的病人泄漏电流，并根据检测结果，打断从病人到应用部件14和/或17的导电连接，如美国专利No.9,636,454所述，其全部内容并入本文。
为了帮助说明如何控制净化水23的纯度，图2示出了水净化系统22的一个示例，该系统可通过去离子和其它方式净化水21。水净化系统22具有初始预处理段，其包括连接器250，以用于连接未经过滤的水源、例如市政供水20(即水龙头)。水21流经止回阀150、通过压力调节器254，然后通过沉积物过滤器202。止回阀150防止水的倒流。然后水流经排气孔204，将空气从水中排出。然后，水流经连接器205，该连接器连接到一个关水钳206、缓冲器207和进水压力传感器208。水由水泵212抽出，水泵212具有编码器213，用于精确跟踪水泵212的速度。缓冲器207减少压力波动。然后水流经水输出压力传感器214、通过紫外线灯220然后进入过滤装置337，进行去离子、碳过滤和消毒过滤。紫外线灯220可以从电源控制器216接收电力。如图所示，水从紫外线灯220流经连接器219。在水净化系统中设置有组合控制单元和泄漏传感器210。在杀菌过滤装置337中，水流经碳过滤器228和三个分离床去离子过滤器226，这些离子过滤器可以是树脂分离床过滤器。从连接器219到碳过滤器228的流体连接可以设置螺旋夹101，以方便将过滤装置337作为组合单元进行更换。在分离床过滤器226之后是混合床去离子过滤器223，之后是具有排气口232的第一和第二超滤器230，它们与管路24流体连接，管路24通过连接器124连接到净化水的消费者234。图1B的医疗设备15是净化水消费者234的一个示例。
在最后一个分离床去离子过滤器226和混合床去离子过滤器223之间具有电阻率传感器222，它指示去离子树脂分离床过滤器226何时接近枯竭，或已处于枯竭状态。去离子树脂混合床过滤器223仍能保持预定的最小量的电阻率，但去离子树脂分离床过滤器226和去离子树脂混合床过滤器223可以同时更换。在实施例中，与去离子树脂分离床过滤器226和去离子树脂混合床过滤器223一起，碳过滤器228和超滤器230以及相互连接的线路和其它部件也可以作为一个整体进行更换。在更换用完的过滤器之前，可以依靠去离子树脂混合床过滤器223完成电流处理。还设置有电阻率传感器225检测到去离子分离床过滤器223上游去离子过滤器的意外问题，这可能需要关闭处理并立即更换过滤器。请注意，每个超滤器230都具有排气口。单向阀150位于超滤器230的下游。净化水的消费者234可以是诸如图1A的装置，它混合一批药液供药液使用者使用、例如透析循环器或任何其它类型的药液消耗装置15使用。
可以理解的是，水净化系统22产生的净化水23的电阻率比水21高。电阻率(也称为比电阻率或体积电阻率)是材料的一种属性，可以量化其抵抗电流的强度。水的电阻率或导电性是衡量水抵抗或传导电流的能力。水抵抗或传导电流的能力与溶解在水中的离子物质(盐)的数量直接相关。溶解的离子物质通常被称为溶解的总固体或TDS。TDS相对较高的水会有低电阻率和高导电性。而低TDS的水则相反。低电阻率表示材料很容易允许电流通过，而高电阻率的材料则抵制电流的流动。电阻率的SI单位是欧姆米(Ω·m)。通过电阻监测水的纯度的标准被称为校正到25℃的比电阻或R-25。用于此目的的比电阻是基于在25℃下测量的相距1cm的两块1cm方形板之间的电流电阻。水的电阻率将随着温度的升高而降低。电导率将随着温度的升高而增加。在25℃时，绝对纯水的电阻率是18.2(四舍五入)MΩ×cm或0.055micro-siemens/cm。净化水23的电阻率是由水净化系统22决定的。在一些实施例中，净化水23的电阻率(用ρ表示)可以是1兆欧-厘米(1MΩ.cm)。在实施例中，电阻率是树脂状况的函数。当净化水的电阻率达到预定的阈值时，可以设置报警限制来指示，或者树脂可以在预设的时间内使用。选择特定的树脂和设置报警限值，可以调整到提供适当的电绝缘水平。
图3说明了图1B的配置的电气模型。水源20、水净化系统22和医疗设备15中的每一个都被示意性地用电阻R1、R2和R3连接在电路中。可以理解的是，R1代表进水连接部12输送水21时提供的有效电阻。R2代表输送净化水23的流体管路24的电阻。R3代表与病人16物理连接的应用部件14和17的电阻。因此，病人16通过至少具有电阻值Rt＝R1+R2+R3的电连接与地电位19相连。本公开的实施例提供了一种配置整个系统的方法，使Rt足够高以有效地将病人16与地电位断开，从而使任何病人泄漏电流低于IEC标准定义的可接受水平。
在实施例中，R2的值被控制为足够高，以允许R1和R3为任何值，从而R2本身的贡献将防止病人泄漏电流超过可接受水平。
参照图4，流体管路24的一个实施例被说明为由非导电材料、例如塑料或橡胶(如聚乙烯、EVA、FPVC、HDPE、尼龙等)制成的医疗级管，其具有内径(ID)、外径(OD)和长度(L)。在图4的实施例中，管被示出为在其整个长度上具有统一的直径。在其它实施例中，可以使用其它形状的管、例如具有矩形截面的管、具有不同内部尺寸的管和/或折叠成各种形状的管。
在图4中，通过选择流体管路24的长度和内径，以及净化水23的电阻率，使流体管路24可以被认为是电阻值R2足够高的电阻以防止不安全的病人泄漏电流，就可以有效地切断医疗设备15(进而是病人16)和地电位19之间的电连接。在图4的实施例中，电阻R2由公式给出：R2＝ρ(Ω.m)*L(m)/A(m2)，其中，ρ是净化水23的电阻率，L是流体管路24的长度，单位是m，A是流体管路24内部的横截面积。在图4中，A的面积由圆的面积的标准方程(πr2)给出，所以A＝π(ID(m)/2)2。结合这两个等式，就内径和L而言，电阻R2的公式为：
Figure BDA0004014250950000071
其中，ρ的单位是Ω.m，L和ID的单位是m。
在一个实施例中，当病人16用测试电压通电时，期望使流经电流路径11的病人泄漏电流低于10微安(μA)。测试电压可以根据特定地区的供电线路电压来选择，并增加额外的电压量来代表最坏的情况下的情况。这个附加量可以是10-30％。例如，在一些地方，线路电压是120V AC，所以测试电压可以设置为120V加10％，或132V AC。在其它地方，线路电压是240V AC，所以测试电压可以设置为240V加10％，即264V。
净化水23经水净化系统22净化后的电阻率ρ可以是1MΩ.cm。在这种情况下，R2的要求值为1.5x108欧姆(或150MΩ)。通过R2的要求值，就可以为流体管路24的内径ID和长度L选择值。通常情况下，管提供时是标准直径的，所以用固定的ID值来考虑，并选择合适的长度L来实现R2的要求值，是比较实用的。
下面的表1提供了ID和L值的另外几个示例，以及相应的电阻值和当132伏交流测试电压(基于预期的120V线路电压)施加到病人16时产生的泄漏电流，并且，R2是病人16和地电位19之间的唯一电阻。
Figure BDA0004014250950000081
Figure BDA0004014250950000091
如上所示，电阻率、内径和长度的组合为R2提供了各种电阻值。在上面的示例中，测试电压为120V AC，为了达到10.37μA的泄漏电流，水23被净化到电阻率至少为1MΩ.cm，流体管路24的内径为1cm，长度为10cm。长度和内径影响水净化系统22的水的体积流量，可以设置为不同的值，电阻率的值也相应地改变，以确保泄漏电流不超过所需的阈值。可以理解的是，当预期有不同的线路电压时，可以使用上述方法来选择适当的水电阻率、管直径和管路长度。
当线路电压为240V AC时，测试电压可以是264V。在这种情况下，下表2说明了水的电阻率、管径和管路长度之间的对应关系。
Figure BDA0004014250950000092
Figure BDA0004014250950000101
可以理解的是，当测试电压增加时，如上图所示，水的电阻率增加，或内径减少，或管路长度增加(或这些参数中的一个以上的组合)，使泄漏电流达到可接受的水平。
参考图5，其示出了与图1B中类似的系统。在该实施例中，医疗设备515通过流体管路524连接到水净化系统522。医疗设备515具有控制器535，该控制器配置为与水净化系统522的控制器530通信。这两个控制器配置为通过通信链路540进行通信，该通信链路可以是有线或无线连接。无线连接的示例包括无线电频率通信和光学通信。尽管示出了两个单独的控制器530和535，但在实施例中，两个控制器中的一个可以执行所述功能，而不需要额外的控制器。
控制器530和535通过硬编码或编程被配置为检查流体管路524是否提供足够的电绝缘。水净化系统522和/或医疗设备515可以检测供电线路电压，系统从中确定测试电压，如下文所述。替代地或附加地，线路电压可以是由用户设置的输入参数。这里，系统可以验证并确认用户输入的值与检测到的线路电压相匹配。
基于线路电压，可以如上所述计算流体管路524的理想电阻值。在此值下，最大病人泄漏电流将不超过预定的最大值(例如10μA)。然后，当水净化系统522和医疗设备515产生已知的电位差并测量由此产生的电流时，可以计算出管路524的电阻值。基于欧姆定律，流体管路524的电阻值被确定，并与所需的电阻相比较。如果测量的电阻值高于所需的电阻值，就可以从水净化系统522向医疗设备515提供净化水23。然而，如果测量的电阻不高于期望值，系统可以输出警报、例如警告或消息到用户界面，通知用户该情况。
在实施例中，系统可以提供包括待使用的流体管路524的内径和/或流体管路524的最小长度的信息。然后系统的用户可以用系统推荐的尺寸和长度替换流体管路524，并且可以再次执行上述电阻验证。
在实施例中，流体管路524的计算电阻值可能高于所需的电阻值。如上所述，电阻值取决于由水净化系统522产生的水的电阻率。如果水的电阻率降低，流体管路524的电阻值将相应地降低。在一个实施例中，水净化系统522和/或医疗设备515测量流经流体管路524的净化水23的电阻率值。电阻率可以由水净化系统522和/或医疗设备515中的一个或多个电阻率传感器(未示出)测量。这两个系统可以通过通信链路540通信电阻率值。
在实施例中，随着水净化系统522的构件被用尽，净化水23的电阻率随时间而下降。电阻率值的下降被检测和跟踪，流体管路524的电阻值也相应地下降。当流体管路524的电阻值下降到理想值(根据预期的最大线路电压提供足够的电气绝缘)以下，系统可以输出警报和警告，并停止或暂停操作。在一个实施例中，系统为用户输出信息，指示用户更换水净化系统522中的构件来增加净化水电阻率，和/或用增加长度和/或减少直径的管替换流体管路524。以这种方式改变流体管路524的物理尺寸允许流体管路524的电阻增加，而不需要更换水净化系统522的构件，同时继续提供电绝缘。
根据第一实施例，所公开的主题包括一种减少从病人通过医疗设备的应用部件到地电位的泄漏电流的方法。该方法包括定义当病人通电到电动势V时从病人到地电位的最大允许泄漏电流Amax，并通过具有长度L和内径ID的流体管路向医疗设备提供具有电阻率值ρ的水。选择L和ID的值是为了使充满电阻率ρ的水的流体管路具有足够高的电阻R，以保持从病人到地电位的泄漏电流低于Amax。
在第一实施例的其它示例中，L和ID的值满足定义为
Figure BDA0004014250950000111
的条件。在另一些示例中，该方法包括用病人管路将医疗设备与病人流体连接，并通过病人管路将医疗流体输送到病人身上或从病人身上输送出。在另外一些示例中，该方法包括通过流体管路将医疗设备与水净化系统流体连接。在另一些示例中，该方法包括通过输入流体管路将水净化系统与水源流体连接，使水源水从水源流到水净化系统，并使净化水从水净化系统流到医疗设备。在另一些示例中，输入流体管路在充满水源水时具有电阻R1，流体管路在充满净化水时具有电阻R2，病人管路在充满医疗流体时具有电阻R3，R1+R2+R3的总电阻大于V/Amax。在另外一些示例中，V是1500V，Amax是10μA。在另一些示例中，净化水的电阻率为1MΩ.cm，流体管路的内径为0.75cm，流体管路的长度大于或等于0.66m。在另一些示例中，净化水的电阻率为1MΩ.cm，流体管路的内径为0.75cm，流体管路的长度大于或等于0.3m。
根据第二实施例，所披露的主题包括一种医疗系统。该医疗系统包括医疗设备，该医疗设备通过应用部件与病人相连，该部件在病人和医疗处理设备之间建立了导电的连接。该医疗系统还包括水净化装置，该水净化装置通过流体管路与医疗设备流体连接，并通过输入管路与水源流体连接，该水净化装置配置为从水源接收具有第一电阻率值的水源水，并将水源水净化为具有大于第一电阻率值的第二电阻率值的净化水，并将净化水输送到医疗设备。根据实施例，水源处于地电位。
在第二实施例的其它示例中，流体管路是具有测量自医疗设备到水净化装置的流道的管，流道的横截面均匀，面积为A，流道长度为L，长度L大于或等于
Figure BDA0004014250950000121
其中，V是施加在病人身上的最大预期电压，A是流道的横截面积，I是病人与医疗设备连接时从病人到地电位的最大允许泄漏电流，ρ是净化水的电阻率。在另外一些示例中，V是1500V，I是10μA，ρ是1MΩ.cm。在另外一些示例中，流道具有圆形截面，内径为0.75cm。在另一些示例中，流道具有内径为1cm的圆形横截面。在另外一些示例中，V是1500V，I是10μA，ρ是3MΩ.cm。在另一些示例中，流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。在另一些示例中，流道具有内径为1cm的圆形横截面。在另外一些示例中，医疗设备是透析循环器。
根据第三个实施例，所披露的主题包括一种操作医疗系统的方法。该方法包括提供水净化装置，该水净化装置将水源水净化成具有电阻率值ρ的净化水，通过第一流体管路将净化水供应给医疗构件，该医疗构件与病人导电连接。该方法还包括检测第一流体管路的物理尺寸，并控制水净化装置净化水源水，直到净化水的电阻率值ρ至少达到第一值，其中，第一值是根据第一流体管路的物理尺寸和来自病人泄漏电流的可接受值选择的。
在第三实施例的其它示例中，检测物理尺寸包括读取嵌入第一流体管路的数据存储设备。在另外一些示例中，水净化装置在预定的输入压力下测量第一流体管路中的背压以确定物理尺寸。
根据第四个实施例，所披露的主题包括一种减少从对象通过医疗设备的应用部件到地电位的泄漏电流的方法。该方法包括定义当对象通电至电动势V时从对象到地电位的最大允许泄漏电流Amax，并通过具有长度L和内径ID的流体管路向医疗设备提供具有电阻率值ρ的水。选择L和ID的值是为了使充满电阻率ρ的水的流体管路具有足够高的电阻R，以保持从物体到地电位的泄漏电流低于Amax。
在第四实施例的其它示例中，L和ID的值满足定义为
Figure BDA0004014250950000131
的条件。在另一些示例中，该方法包括用对象管路将医疗设备与对象流体连接，并通过对象管路将医疗流体输送到病人身上或从病人身上输送出，该对象管路可以是空心流体管。在另外一些示例中，该方法包括通过流体管路将医疗设备与水净化系统流体连接。在另一些示例中，该方法包括通过输入流体管路将水净化系统与水源流体连接，使水源水从水源流到水净化系统，并使净化水从水净化系统流到医疗设备。在另一些示例中，输入流体管路在充满水源水时具有电阻R1，流体管路在充满净化水时具有电阻R2，对象管路在充满医疗流体时具有电阻R3，R1+R2+R3的总电阻大于V/Amax。在另外一些示例中，V是1500V，Amax是10μA。在另一些示例中，净化水的电阻率为1MΩ.cm，流体管路的内径为0.75cm，流体管路的长度大于或等于0.66m。在另一些示例中，净化水的电阻率为3MΩ.cm，流体管路的内径为0.75cm，流体管路的长度大于或等于0.3m。在另一些示例中，净化水的电阻率为1MΩ.cm，流体管路的内径为1cm，流体管路的长度大于或等于1.18m。
根据第五个实施例，所披露的主题包括医疗系统。该医疗系统包括医疗设备，该医疗设备通过在对象和医疗设备之间建立导电连接的应用部件与对象相连。该医疗系统还包括水净化装置，该水净化装置通过流体管路与医疗设备流体连接，并通过输入管路与水源流体连接，该水净化装置配置为从水源接收具有第一电阻率值的水源水，并将水源水净化为具有大于第一电阻率值的第二电阻率值的净化水，并将净化水输送到医疗设备。根据实施例，水源处于地电位。
在第五个实施例的其它示例中，流体管路是具有测量自医疗设备到水净化装置的流道的管，流道的横截面均匀，面积为A，流道长度为L，长度L大于或等于
Figure BDA0004014250950000141
其中，V是施加在病人身上的最大预期电压，A是流道的横截面积，I是病人与医疗设备连接时从病人到地电位的最大允许泄漏电流，ρ是净化水的电阻率。在另外一些示例中，V是1500V，I是10μA，ρ是1MΩ.cm。在另外一些示例中，流道具有圆形截面，内径为0.75cm。在另一些示例中，流道具有内径为1cm的圆形横截面。在另外一些示例中，V是1500V，I是10μA，ρ是3MΩ.cm。在另一些示例中，流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。在另一些示例中，流道具有内径为1cm的圆形横截面。在另外一些示例中，医疗设备是透析循环器。
因此，很明显，根据本公开内容，提供了通过水路绝缘来减少泄漏电流。本公开的内容使许多替代方案、修改和变化成为可能。在本发明的范围内，所公开的实施例的特征可以被组合、重新排列、省略等，以产生额外的实施例。此外，一些特征可以在没有相应使用其它特征的情况下发挥优势。因此，申请人接受在本发明的精神和范围内的所有这些替代方案、修改、等同物和变化。

Claims (40)

1.一种减少从病人通过医疗设备的应用部件泄漏到地电位的泄漏电流的方法，所述方法包括：
定义当病人被通电至电动势V时从病人到地电位的最大允许泄漏电流Amax；
通过具有长度L和内径ID的流体管路向医疗设备提供具有电阻率值ρ的水；以及
选择L和ID的值，使充满电阻率ρ的水的流体管路具有足够高的电阻R以保持从病人到地电位的泄漏电流低于Amax。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
L和ID的值满足以下限定的条件：
Figure FDA0004014250940000011
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：
以病人管路将医疗设备与病人流体地连接起来；以及
通过所述病人管路将医疗流体输送到病人身上或从病人身上输送出。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过所述流体管路将医疗设备与水净化系统流体地连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过输入流体管路将水净化系统与水源流体地连接；
使水源水从水源流到水净化系统；以及
使净化水从水净化系统流向医疗设备。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，
所述输入流体管路在充满水源水时具有电阻R1；
所述流体管路在充满净化水时具有电阻R2；
所述病人管路在充满医疗流体时具有电阻R3；以及
R1+R2+R3的总电阻大于V/Amax。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，
V是1500V；以及
Amax是10μA。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
净化水的电阻率为1MΩ.cm；
所述流体管路的内径为0.75cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于0.66m。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，
净化水的电阻率为3MΩ.cm；
所述流体管路的内径为0.75cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于0.3m。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，
净化水的电阻率为1MΩ.cm；
所述流体管路的内径为1cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于1.18m。
11.一种医疗系统，包括：
能够通过应用部件与病人连接的医疗设备，当病人和所述医疗设备物理连接时，所述应用部件在病人和所述医疗设备之间形成导电连接；以及
水净化装置，所述水净化装置通过流体管路与所述医疗设备流体地连接，并通过输入管路与水源流体地连接，所述水净化装置从所述水源接收具有第一电阻率值的水源水，并将水源水净化为具有第二电阻率值的净化水，所述第二电阻率值大于所述第一电阻率值，并将净化水输送到医疗设备，其中，
所述水源处于地电位。
12.根据权利要求11所述的医疗系统，其中，
所述流体管路是具有测量自所述医疗设备到所述水净化装置的流道，所述流道具有均匀的横截面，所述流道的横截面积为A、长度为L；以及
所述长度L大于或等于
Figure FDA0004014250940000031
其中，
V是施加在病人身上的最大预期电压，A是所述流道的横截面积，I是病人与所述医疗设备连接时从病人到地电位的最大允许泄漏电流，ρ是净化水的电阻率。
13.根据权利要求12所述的医疗系统，其中，
V是1500V，I是10μA，ρ是1MΩ.cm。
14.根据权利要求13所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。
15.根据权利要求13所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为1cm的圆形横截面。
16.根据权利要求12所述的医疗系统，其中，
V是1500V，I是10μA，ρ是3MΩ.cm。
17.根据权利要求16所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。
18.根据权利要求16所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为1cm的圆形横截面。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的医疗系统，其中，
所述医疗设备是透析循环器。
20.一种操作医疗系统的方法，包括：
提供水净化装置，所述水净化装置将水源水净化成具有电阻率值ρ的净化水；
通过第一流体管路将净化水供应给与病人导电地连接的医疗构件；
检测所述第一流体管路的物理尺寸；
控制所述水净化装置对水源水进行净化，直到净化水的电阻率值ρ至少达到第一值，
其中，所述第一值是根据所述第一流体管路的物理尺寸和来自病人的能够接受的泄漏电流值选择的。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，
检测物理尺寸包括读取嵌入所述第一流体管路的数据存储装置。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，
所述水净化装置在预定的输入压力下测量所述第一流体管路中的背压以确定物理尺寸。
23.一种减少从对象通过医疗设备装置的应用部件泄漏到地电位的泄漏电流的方法，所述方法包括：
定义当物体被通电至电位V时从对象到地电位的最大允许泄漏电流Amax；
通过具有长度L和内径ID的流体管路向医疗设备提供具有电阻率值ρ的水；以及
选择L和ID的值，使充满电阻率ρ的水的流体管路具有足够高的电阻R以保持从对象到地电位的泄漏电流低于Amax。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，
L和ID的值满足以下限定的条件：
Figure FDA0004014250940000051
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述方法还包括：
以对象管路将医疗设备与对象流体地连接起来；以及
通过所述对象管路将医疗流体输送到对象或从对象输送出来。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：通过所述流体管路将医疗设备与水净化系统流体地连接。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：通过输入流体管路将水净化系统与水源流体地连接；
使水源水从水源流向水净化系统；以及
使净化水从水净化系统流向医疗设备。
28.根据权利要求23-27中任一项所述的方法，其中，
所述输入流体管路在充满水源水时具有电阻R1；
所述流体管路在充满净化水时具有电阻R2；
所述对象管路在充满医疗流体时具有电阻R3；以及
R1+R2+R3的总电阻大于V/Amax。
29.根据权利要求23-28中任一项所述的方法，其中，
V是1500V；以及
Amax是10μA。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，
净化水的电阻率为1MΩ.cm；
所述流体管路的内径为0.75cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于0.66m。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，
净化水的电阻率为3MΩ.cm；
所述流体管路的内径为0.75cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于0.3m。
32.根据权利要求29所述的方法，其中，
净化水的电阻率为1MΩ.cm；
所述流体管路的内径为1cm；以及
所述流体管路的长度大于或等于1.18m。
33.一种医疗系统，包括：
能够通过应用部件与对象连接的医疗设备，当对象和所述医疗设备物理连接时，所述应用部件在对象和所述医疗设备之间形成导电连接；
水净化装置，所述水净化装置通过流体管路与所述医疗设备流体地连接，并通过输入管路与水源流体地连接，所述水净化装置从所述水源接收具有第一电阻率值的水源水，并将水源水净化为具有第二电阻率值的净化水，所述第二电阻率值大于所述第一电阻率值，并将净化水输送到医疗设备，所述水源处于地电位；以及
所述流体管路是具有测量自所述医疗设备到所述水净化装置的流道，所述流道具有均匀的横截面，所述流道的横截面积为A、长度为L，所述长度L大于或等于
Figure FDA0004014250940000061
其中，
V是施加到对象的最大预期电压，A是所述流道的横截面积，I是对象与所述医疗设备连接时从对象到地电位的最大允许泄漏电流，ρ是净化水的电阻率。
34.根据权利要求33所述的医疗系统，其中，
V是1500V，I是10μA，ρ是1MΩ.cm。
35.根据权利要求34所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。
36.根据权利要求34所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为1cm的圆形横截面。
37.根据权利要求33所述的医疗系统，其中，
V是1500V，I是10μA，ρ是3MΩ.cm。
38.根据权利要求37所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为0.75cm的圆形横截面。
39.根据权利要求37所述的医疗系统，其中，
所述流道具有内径为1cm的圆形横截面。
40.根据权利要求33-39中任一项所述的医疗系统，其中，
所述医疗设备是透析循环器。
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