электрическая коммутационная панель для сред изоляции

Формула изобретения

1. Электрическая коммутационная панель (40) для использования при передаче электроэнергии или электрических сигналов через перегородку (12) между зоной (10) изоляции и зоной (14) окружающей среды, причем коммутационная панель содержит:

сквозную панель (60), установленную в перегородке между зоной изоляции и зоной окружающей среды; и

множество герметизированных электрических выводов (70), каждый из которых включает в себя корпус (72), расположенный в сквозном отверстии (68) сквозной панели, электрический разъем (74) стороны окружающей среды, выставленный в зону окружающей среды, электрический разъем (75) стороны изоляции, выставленный в зону изоляции и электрически соединенный с электрическим разъемом стороны окружающей среды, и материал (86) заделки, расположенный в корпусе, который предоставляет вакуумно-плотную изоляцию между электрическим разъемом стороны изоляции и электрическим разъемом стороны окружающей среды, причем поверхность раздела или зазор между кромкой сквозного отверстия и герметизированным электрическим выводом являются герметизированными, из условия, чтобы перепад давлений мог поддерживаться между зонами изоляции и окружающей среды.

2. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, дополнительно включающая в себя:

герметизирующий крепеж (88, 90, 92, 94), крепящий каждый герметизированный электрический вывод в его сквозном отверстии и герметизирующий поверхность раздела или зазор между кромкой сквозного отверстия (68) и герметизированным электрическим выводом (70), материал заделки герметизированного электрического вывода и герметизирующий соединитель вместе изолируют зону изоляции от зоны окружающей среды, из условия, чтобы перепад давлений мог поддерживаться между зонами изоляции окружающей среды.

3. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, в которой зона (10) изоляции является горячей зоной, удерживаемой под изоляцией BSL-4, зона (14) окружающей среды является холодной зоной, не удерживаемой под изоляцией BSL-4, и, по меньшей мере, та часть электрической коммутационной панели, которая выставлена в зону изоляции, является по существу устойчивой к химическому составу дезинфекции BSL-4, используемому при дезинфекции горячей зоны.

4. Электрическая коммутационная панель (40) по п.3, дополнительно включающая в себя:

электрический кабель (44, 54) горячей стороны, имеющий сочленяющийся соединитель (82), соединенный с разъемом (75) горячей стороны выбранного электрического вывода, причем электрический кабель горячей стороны имеет изоляцию, которая является по существу устойчивой к химическому составу дезинфекции BSL-4; и

электрический кабель (42, 52) холодной стороны, имеющий сочленяющийся соединитель (78), соединенный с разъемом (74) холодной стороны выбранного электрического вывода, причем электрический кабель холодной стороны и электрический кабель горячей стороны являются электрически соединенными через выбранный электрический вывод.

5. Электрическая коммутационная панель (40) по п.4, в которой электрический кабель (42, 52) холодной стороны не является по существу устойчивым к химическому составу дезинфекции BSL-4.

6. Электрическая коммутационная панель (40) по п.3, дополнительно включающая в себя:

кольцевую прокладку (94), расположенную вокруг корпуса (72) для герметизации поверхности раздела или зазора между кромкой сквозного отверстия (68) и герметизированным электрическим выводом (70).

7. Электрическая коммутационная панель (40) по п.6, в которой кольцевая прокладка (94) является политетрафторэтиленовой прокладкой.

8. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, в которой, по меньшей мере, та часть электрической коммутационной панели, которая выставлена в зону (10) изоляции, устойчива к химикатам биологической дезинфекции.

9. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, в которой среда изоляции соответствует стандарту изоляции BSL-4, а материал (86) заделки каждого герметизированного электрического вывода (70) и герметизация поверхности раздела или зазора между кромкой сквозного отверстия (68) и электрическим выводом (70) обеспечивают изоляцию зоны (10) изоляции от зоны (14) окружающей среды, соответствующую стандарту изоляции BSL-4.

10. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, в которой, по меньшей мере, некоторые из электрических выводов (70) включают в себя электрический разъем (75) стороны изоляции с множеством проводников (81), электрически соединенных с соответствующими проводниками (77) электрического разъема (74) стороны окружающей среды.

11. Электрическая коммутационная панель (40) по п.10, в которой проводники (77, 81) стороны изоляции и электрические разъемы (74, 75) стороны окружающей среды герметизированы от группы, состоящей из проводящих штырей (77) и проводящих гнезд (81).

12. Электрическая коммутационная панель (40) по п.1, в которой множество электрических выводов (70) включает в себя множество разных типов электрических разъемов (75) стороны изоляции и дополнительно включает в себя, по меньшей мере, два из каждого типа электрического разъема стороны изоляции.

13. Медицинская система формирования изображения, содержащая:

медицинский прибор (16, 18) формирования изображения, расположенный в холодной зоне (14) и выполненный с возможностью для формирования изображения объекта, расположенного в горячей зоне (10); и

по меньшей мере, один герметизированный электрический вывод (70), включающий в себя корпус (72), причем, по меньшей мере, один герметизированный электрический вывод герметизирован в перегородке (12) между горячей зоной и холодной зоной, электрический разъем (74) холодной стороны, доступный из холодной зоны, и электрический разъем (75) горячей стороны, доступный из горячей зоны, причем медицинский прибор формирования изображения является электрически доступным из горячей зоны через, по меньшей мере, один герметизированный электрический вывод.

14. Медицинская система формирования изображения по п.13, дополнительно включающая в себя:

окно (20) формирования изображения, скомпонованное в перегородке (12), изолирующей горячую зону (10) от холодной зоны (14).

15. Медицинская система формирования изображения по п.14, в которой окно (20) формирования изображения является большей частью полым и тянется в холодную зону (14), чтобы определять внутренний объем (22), имеющий проем (24), сообщающийся с горячей зоной (10), причем внутренний объем большей частью полого окна формирования изображения является изолированным от холодной зоны.

16. Медицинская система формирования изображения по п.15, в которой большей частью полое окно (20) формирования изображения расширяется в холодную зону (14), из условия, чтобы внутренний объем (22) совпадал с объемом формирования изображения медицинского прибора (16, 18) формирования изображения, причем медицинская система формирования изображения дополнительно включает в себя:

предметный стол (30), сконфигурированный, чтобы расширяться во внутренний объем большей частью полого окна формирования изображения для помещения объекта, расположенного на предметном столе, в объем формирования изображения медицинского прибора формирования изображения.

17. Медицинская система формирования изображения по п.16, в которой медицинский прибор (16, 18) формирования изображения включает в себя, по меньшей мере, один сканер позитрон-эмиссионной томографии (PET), сканер компьютерной томографии (СТ), сканер магнитного резонанса (MR) и формирователь рентгеновского изображения.

18. Медицинская система формирования изображения по п.13, дополнительно включающая в себя:

по меньшей мере, один вспомогательный прибор (30, 32), расположенный в горячей зоне (10) и электрически соединенный с медицинским прибором (16, 18) формирования изображения, расположенным в холодной зоне (14), через, по меньшей мере, один герметизированный электрический вывод (70).

19. Медицинская система формирования изображения по п.18, в которой медицинский прибор (16, 18) формирования изображения является сканером магнитного резонанса, а, по меньшей мере, один вспомогательный прибор (30, 32) включает в себя:

одну или более радиочастотных катушек (32), расположенных в горячей зоне (10) и оперативно электрически соединенных со сканером магнитного резонанса, расположенным в холодной зоне (14), через, по меньшей мере, один герметизированный электрический вывод (70).

20. Медицинская система формирования изображения по п.13, в которой перегородка (12) включает в себя:

сквозную панель (60), включающую в себя, по меньшей мере, одно сквозное отверстие (68), в котором герметизирован корпус (72), по меньшей мере, одного герметизированного электрического вывода (70).

21. Медицинская система формирования изображения по п.13, дополнительно включающая в себя:

пользовательскую электрическую панель (46), расположенную в горячей зоне (10) и соединенную, по меньшей мере, одним электрическим кабелем (44) горячей стороны с, по меньшей мере, одним герметизированным электрическим выводом (70); и

по меньшей мере, один пользовательский кабель (48), имеющий первый конец, оперативно соединенный с, по меньшей мере, одним прибором (32), расположенным в горячей зоне (10), и второй конец, разъемным образом соединяемый с пользовательской электрической панелью.

22. Медицинская система формирования изображения по п.13, в которой горячая зона (10) изолирована в соответствии со стандартом изоляции BSL-4.

23. Система биологической изоляции, содержащая:

горячую зону (10), поддерживаемую на выбранном уровне биологической изоляции;

сквозную панель (60), установленную в перегородке (12) между горячей зоной и холодной зоной (14), которая не поддерживается на выбранном уровне биологической изоляции; и

множество герметичных электрических выводов (70), каждый из которых включает в себя корпус (72), электрический разъем (74) холодной стороны и электрический разъем (75) горячей стороны, причем герметичные электрические выводы являются герметизированными в сквозных отверстиях (68) сквозной панели с электрическим разъемом горячей стороны, тянущимся в горячую зону, и электрическим разъемом холодной стороны, тянущимся в холодную зону, поверхность сквозной панели, открытая в горячую зону, и часть герметичных электрических выводов, выставленная в горячую зону, являются по существу устойчивыми к одному или более разъедающим реагентам биологической дезинфекции, используемым при дезинфекции горячей зоны.

24. Система биологической изоляции по п.23, в которой горячая зона (10) изолирована до уровня BSL-4 биологической изоляции.

25. Система биологической изоляции по п.23, в которой каждый герметичный электрический вывод (70) включает в себя:

материал (86) заделки, расположенный в корпусе (72) и обеспечивающий герметизирующую изоляцию электрических разъемов (74, 75) горячей стороны и холодной стороны друг от друга, причем материал заделки не способствует герметизации зазора или поверхности раздела между герметичным электрическим выводом и кромкой сквозного отверстия (68).

26. Система биологической изоляции по п.25, в которой каждый герметичный электрический вывод (70) дополнительно включает в себя:

кольцевую прокладку (94), которая герметизирует зазор или поверхность раздела между герметичным выводом и кромкой сквозного отверстия (68).

27. Система биологической изоляции по п.26, в которой кольцевая прокладка (94) является устойчивой к сильным окислителям.

28. Система биологической изоляции по п.23, дополнительно включающая в себя:

один или более медицинских приборов (16, 18) формирования изображения, расположенных в холодной зоне (14); и

большей частью трубчатое окно (20) формирования изображения, имеющее внутренний объем (22), сообщающийся с горячей зоной (10) и изолированный от холодной зоны (14), причем один или более медицинских приборов формирования изображения выполнены с возможностью формировать изображение объема, совпадающего с, по меньшей мере, частью внутреннего объема окна формирования изображения.

29. Система биологической изоляции по п.28, дополнительно включающая в себя:

один или более вспомогательных приборов (30, 32), расположенных в горячей зоне (10) и оперативно поддерживающих связь с одним или более медицинскими приборами (16, 18) формирования изображения, расположенными в холодной зоне (14), через множество герметичных электрических выводов (70).

30. Способ обеспечения электрических соединений через перегородку (12) зоны (10) изоляции, причем способ состоит в том, что:

формируют проем в перегородке (12) зоны изоляции;

вставляют герметизированный электрический вывод (70) в проем в перегородке; и

герметизируют поверхность раздела или зазор между корпусом (72) герметизированного электрического вывода и кромкой перегородки.

31. Способ по п.30, дополнительно заключающийся в том, что:

осуществляют электрический доступ к системе формирования изображения, расположенной вне зоны (10) изоляции через герметизированный электрический вывод.

32. Способ по п.30, дополнительно заключающийся в том, что:

повторяют формирование проема, вставку и герметизацию с использованием двух или более оперативно идентичных герметизированных электрических выводов (70), чтобы сформировать соответствующие два или более избыточных электрических соединений через перегородку (12).

33. Способ по п.32, дополнительно заключающийся в том, что:

устанавливают крышку (100) на электрический разъем (75) стороны изоляции неиспользуемого избыточного герметизированного электрического вывода (70).

34. Среда сдерживания биологического распространения для формирования изображения, содержащая:

зону (10) изоляции, поддерживаемую на выбранном уровне биологической изоляции;

медицинский прибор (16, 18) формирования изображения, расположенный вне зоны изоляции;

трубу (20), тянущуюся из зоны изоляции в область формирования изображения медицинского прибора формирования изображения, через которую объект в зоне изоляции может вводиться в область формирования изображения, не нарушая сдерживания распространения зоны изоляции; и

множество герметичных электрических выводов (70), проходящих через перегородку (12), определяющую границу зоны изоляции, причем каждый герметичный электрический вывод включает в себя герметичный корпус (72) с электрическим разъемом (74) холодной стороны, доступным извне зоны изоляции, и электрическим разъемом (75) горячей стороны, доступным изнутри зоны изоляции, герметичные электрические выводы (70) обеспечивают электрическую связь между зоной изоляции и медицинским прибором формирования изображения.

35. Среда сдерживания биологического распространения по п.34, в которой труба является одной из цилиндрической или конической и имеет одно из кругового, эллиптического, квадратного или прямоугольного поперечного сечения.

36. Среда сдерживания биологического распространения по п.34, дополнительно содержащая:

панель (40), герметизированную по отношению к проему в перегородке (12), при этом множество герметичных электрических выводов (70) герметизированы по отношению к панели и проходят через нее.

Описание изобретения к патенту

Это изобретение было сделано с государственной поддержкой по гранту № N01-A0-60001, присужденному Национальными институтами здравоохранения (NIH). Правительство обладает определенными правами на это изобретение.

Последующее относится к областям техники климатической изоляции и безопасности и описано в качестве примера со ссылкой на медицинские системы формирования изображения для формирования изображения инфекционных субъектов в заключенных средах, сконфигурированных для изоляции биологического заразного начала. Последующее находит более общее применение в средах изоляции для исследования, обработки или другого манипулирования или содержания радиоактивных, токсических, биологически заразных или других опасных веществ, субъектов, объектов или так далее. Наоборот, оно также находит применение в связи с изолированными средами, такими как чистые помещения, стерильные помещения, среды инертных газов, и так далее, которые контролируются для ограничения загрязнений из нормальных условий окружающей среды.

Биологически опасные и крайне заразные заболевания являются растущей заботой здравоохранения. Увеличение путешествий по воздуху способствует быстрому распространению во всем мире инфекционных заболеваний. Биологический терроризм является еще одним потенциальным источником для подвергания общественности опасным инфекционным заболеваниям. Эффективный ответ на вспышку инфекционного заболевания облегчается знанием возбудителя инфекции (то есть типа или вида вируса, бактерии, приона, или так далее), действия противодействующих агентов (таких как лекарства или другие типы лечения), путей передачи (таких как воздушно-капельная передача, контактная передача, или так далее), инкубационного периода до того, как возникают симптомы, и так далее. Это знание добывается соответствующими лабораторными исследованиями, которые должны проводиться в надлежащим образом биологически изолированной среде.

Национальные институты здравоохранения (NIH) и Центр контроля заболеваний (CDC) обнародовали эксплуатационные критерии для лабораторий, проводящих биологическое исследование опасных инфекционных заболеваний. Было определено четыре уровня изоляции: уровень 1 биологической безопасности (BSL-1), BSL-2, BSL-3 и BSL-4, причем, уровень изоляции повышается с повышением уровня BSL. Уровень BSL-3 требует мер изоляции, таких как физическое отделение рабочей зоны лаборатории от коридоров доступа и контролируемый воздушный поток. BSL-4 требует изолированного пространства лаборатории (иногда называемого «горячей зоной»), с выделенным воздушным потоком. Горячая зона является помещением, подразделением помещений или зданием, которое герметически изолировано от окружающей среды, чтобы предотвратить утечку воздушно-капельных заразных начал, а лабораторный персонал, работающий в пределах горячей зоны, носит герметизированные климатические костюмы с автономными дыхательными аппаратами. Лабораторный персонал и любые предметы, которые покидают горячую зону, должны подвергаться заданным процедурам дезинфекции перед допуском в «холодную зону» за пределами среды BSL-4. Поверхности в горячей зоне BSL-4 также должны быть устойчивы к типам разъедающих очистителей, типично используемых при биологической дезинфекции, таких как Clydox-S, Microchem, Quat TB, параформальдегид, диоксид хлора, распыленный пероксид водорода, смесь карбоната аммония и карбамата аммония, и так далее. Другие факторы в конструктивном оформлении среды BSL-4 включают в себя минимизацию или устранение миниатюрных рабочих характеристик (таких как небольшие крепежи, управляющие кнопки, или тому подобное, которые трудны для манипулирования при ношении экипировки или других изолирующих костюмов с перчатками, удовлетворяющих требованиям опасных материалов, то есть HASMAT), устранение острых кромок, углов или шероховатых признаков, которые могут разрывать, прокалывать, разрезать или иным образом разрушать изолирующие костюмы, и обеспечение высокого уровня избыточности или резервирования для систем и компонентов в горячей зоне.

Эти соображения для сред BSL-4 также применимы к другим средам изоляции, таким как чистые помещения, стерильные помещения, среды инертных газов, и так далее, которые контролируются для ограничения загрязнений из нормальных условий окружающей среды. Например, может быть полезным выполнять эксперименты по разработке лекарств в стерильной зоне, чтобы избежать непреднамеренного инфицирования испытуемых животных.

Для обеспечения зоны функциональной изоляции, различные потребляемые ресурсы, такие как вода, электричество, воздух, или так далее, должны проходить внутрь и/или наружу одной или более перегородок, которые герметизируют зону изоляции. Типично, перегородкой является стена из надлежаще биологически непроницаемого, коррозионно-стойкого материала, такого как нержавеющая сталь, сталь, покрытая нержавеющей сталью или тефлоном, или подобным. Перегородка должна быть поддающейся дезинфекции с использованием разъедающих химикатов. В существующих средах BSL-4 изоляции, например провода электрических выводов типично заделаны в перегородку. Например, типичный подход для электрических проводов состоит в том, чтобы высверливать проем в перегородке в точке, где электрические провода должны проходить в горячую зону, счищать изоляцию с участка электрического провода, который должен заделываться, и заделывать зачищенный участок провода в высверленный проем перегородки. Зачистка провода перед заделкой преимущественно способствует хорошей герметизации и устраняет потенциальные пути утечки через изоляцию, или на поверхности раздела между изоляцией и проводом, или на поверхности раздела изоляции и материала заделки.

Заделка электрических проводов в перегородку имеет известные недостатки. Заделка является трудоемкой и имеет следствием постоянно установленный электрический провод. Последующий перемонтаж проводов потребовал бы нарушения герметизации зоны изоляции в присутствии нарушения заделанного уплотнения. В случае зоны изоляции BSL-4 непрерывный отрезок электрического провода, который проходит через перегородку, включает в себя участок в холодной зоне с изоляцией, которая устойчива к разъедающим химикатам дезинфекции, используемым на горячей стороне, даже если участок провода в холодной зоне не дезинфицируется. Эти недостатки умножаются по мере того, как растет количество электрических проводов, проходящих через перегородку. Однако подход с заделыванием продолжает использоваться в BSL-4 и других средах изоляции.

Настоящая заявка предлагает новые усовершенствованные электрические коммутационные панели для использования в средах изоляции, таких как среды биологической изоляции (например, среды BSL-3 и BSL-4), среды ядерной изоляции, среды токсической изоляции, среды изоляции внешней атмосферы, и так далее, которые преодолевают вышеупомянутые проблемы и другие.

В соответствии с одним из аспектов, раскрыта электрическая коммутационная панель для использования при передаче электрической энергии или электрических сигналов через перегородку между зоной изоляции и зоной окружающей среды. Сквозная панель установлена в перегородке между зоной изоляции и зоной окружающей среды. Множество электрических выводов, каждый из которых включает в себя корпус, расположенный в сквозном отверстии сквозной панели, электрический разъем стороны окружающей среды, выставленный в зону окружающей среды, электрический разъем стороны изоляции, выставленный в зону изоляции и электрически соединенный с электрическим разъемом стороны окружающей среды, и материал заделки, расположенный в корпусе, который изолирует электрический разъем стороны изоляции от электрического разъема стороны окружающей среды. Поверхность раздела или зазор между кромкой сквозного отверстия и электрическим выводом герметизированы из условия, чтобы перепад давлений мог поддерживаться меду зонами изоляции и окружающей среды.

В соответствии с еще одним аспектом, раскрыта медицинская система формирования изображения. Медицинский прибор формирования изображения расположен в холодной зоне и выполнен с возможностью для формирования изображения объекта, расположенного в горячей зоне. По меньшей мере, один электрический вывод включает в себя корпус, герметизированный в перегородке между горячей зоной и холодной зоной, электрический разъем холодной стороны, доступный из холодной зоны, и электрический разъем горячей стороны, доступный из горячей зоны. Медицинский прибор формирования изображения электрически доступен из горячей зоны через, по меньшей мере, один электрический вывод.

В соответствии с еще одним аспектом, раскрыта система биологической изоляции. Горячая зона поддерживается на выбранном уровне биологической изоляции. Сквозная панель установлена в перегородке между горячей зоной и холодной зоной, которая не поддерживается на выбранном уровне биологической изоляции. Предусмотрено множество герметичных электрических выводов, каждый включает в себя корпус, электрический разъем холодной стороны и электрический разъем горячей стороны. Герметичные электрические выводы герметизированы в сквозных отверстиях сквозной панели, с электрическим выводом горячей стороны, тянущимся в горячую зону, и электрическим выводом холодной стороны, тянущимся в холодную зону. Поверхность сквозной панели, открытая в горячую зону, и часть герметичных электрических выводов, выставленных в горячую зону, являются по существу устойчивыми к одному или более разъедающих реагентов дезинфекции, используемых при дезинфекции горячей зоны.

В соответствии с другим аспектом, раскрыт способ обеспечения электрических соединений через перегородку зоны изоляции. Проем формируется в перегородке зоны изоляции. Герметичный электрический вывод вставляется в проем в перегородке. Поверхность раздела или зазор между корпусом герметичного электрического вывода и кромкой перегородки герметизируется.

В соответствии с еще одним аспектом, раскрыта среда сдерживания биологического распространения для формирования изображения. Зона изоляции поддерживается на выбранном уровне биологической изоляции. Медицинский прибор формирования изображения расположен вне зоны изоляции. Труба тянется из зоны изоляции в область формирования изображения медицинского прибора формирования изображения, через которую объект в зоне изоляции может вводиться в область формирования изображения, не нарушая сдерживания распространения зоны изоляции. Множество герметичных электрических выводов проходит через перегородку, определяющую границу зоны изоляции. Каждый герметичный электрический вывод включает в себя герметичный корпус с электрическим разъемом холодной стороны, доступным извне зоны изоляции, и электрическим разъемом горячей стороны, доступным изнутри зоны изоляции. Герметичные электрические выводы обеспечивают электрическую связь между зоной изоляции и медицинским прибором формирования изображения.

Одно из преимуществ состоит в предоставлении возможности изменения конфигурации электрических соединений в и из среды изоляции без нарушения сдерживания распространения.

Еще одно преимущество состоит в обеспечении избыточности в электрических соединениях в и из среды изоляции без нарушения сдерживания распространения.

Еще одно преимущество состоит в более эффективной конструкции электрических соединений в и из среды изоляции.

Кроме того, еще дополнительные преимущества настоящего изобретения будут понятны рядовым специалистам в данной области техники по прочтению и осмыслению последующего подробного описания.

Изобретение может обретать форму различных компонентов и компоновок компонентов и различных этапов и компоновок этапов. Чертежи предназначены только для целей иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться в качестве ограничивающих изобретение.

Фиг.1 показывает схематическое изображение в перспективе оборудования изоляции, включающего в себя горячую зону, поддерживаемую на уровне изоляции BSL-4, примыкающую к холодной зоне, вмещающей два медицинских прибора формирования изображения, сконфигурированных для формирования изображения объекта в горячей зоне.

Фиг.2 показывает схематическое изображение оборудования изоляции по фиг.1 с предметным столом, тянущимся в первый один из медицинских приборов формирования изображения.

Фиг.3 схематически показывает изображение из горячей зоны коммутационной панели по фиг.1 и 2.

Фиг.4 схематически показывает вид в боковом разрезе пластины сквозных отверстий коммутационной панели, установленной в перегородке между горячей зоной и холодной зоной.

Фиг.5 схематически показывает вид в боковом разрезе в разобранном виде электрических выводов коммутационной панели.

Фиг.6 схематически показывает вид в боковом разрезе одного из электрических выводов коммутационной панели, наряду с кабелем горячей стороны и кабелем холодной стороны в положении для сопряжения с электрическим выводом.

Со ссылкой на фиг.1, оборудование изоляции включает в себя горячую зону или зону 10 изоляции, изолированную перегородкой 12 от холодной зоны или зоны 14 окружающей среды. Хотя показана одиночная показательная перегородка 12, типично, горячая зона 10 будет выгорожена или герметизирована множеством таких перегородок, например, четырьмя стенами, полом и потолком, определяющими герметизированное помещение. Доступ обеспечен через систему шлюзовых дверей (не показана). Более того, несмотря на то что показательная перегородка 12 показана в качестве прозрачной перегородки, перегородка может быть прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной. Например, в некоторых вариантах осуществления, горячая зона 10 выгорожена стенами, полом и потолком из нержавеющей стали. Горячая зона 10 содержит в себе, или может содержать в себе, возбудитель инфекции или заразное начало, такие как передающийся контактным путем вирус, бактерия, прион, спора, или так далее, либо содержит в себе или может содержать в себя другой опасный фактор, такой как нервно-паралитический газ или другой токсичный химикат, радиоактивный материал, или так далее. Заразное начало может быть передаваемым по воздуху, через физический контакт, проглатыванием, через обмен физиологическими жидкостями, или так далее. Заразное начало фактически может присутствовать в воздухе или на поверхностях в пределах горячей зоны 10, или заразное начало может содержаться в пределах перчаточной камеры или других устройствах сдерживания распространения. В первом случае, горячая зона 10 обеспечивает первичное сдерживание распространения заразного начала; в последнем случае, горячая зона 10 обеспечивает резервированное или отказоустойчивое сдерживание распространения для заразного начала, в случае, если оно бы дало утечку из перчаточной камеры или другой первичной защитной оболочки. Несмотря на то что зона 10 является биологически зараженной или потенциально биологически зараженной горячей зоной, в других вариантах осуществления горячая зона может быть радиоактивной или потенциально радиоактивной горячей зоной, химически загрязненной или потенциально химически загрязненной горячей зоной, или так далее.

Ввиду фактического или возможного наличия заразного начала в горячей зоне 10, применяются соответствующие правила биологической безопасности. В некоторых вариантах осуществления, горячая зона 10 поддерживается на уровне 4 биологической безопасности (BSL-4), которая влечет за собой такие меры предосторожности, как герметическая изоляция горячей зоны 10, удерживание горячей зоны 10 под отрицательным перепадом давления относительно холодной зоны 14, периодическая дезактивация горячей зоны 10, ограничение доступа в горячую зону квалифицированным персоналом, носящим герметизированные климатические костюмы с автономными дыхательными аппаратами, ограничение или устранение острых предметов или углов в горячей зоне (для избежания прокалывания герметизированных климатических костюмов), применение надлежащих правил дезинфекции для персонала или объектов, покидающих горячую зону 10, и так далее. В других вариантах осуществления, правила техники безопасности, применяемые в горячей зоне, выбираются на основании типа заразного начала, радиоактивного вещества, токсического вещества, или так далее, которые присутствуют или потенциально присутствуют в горячей зоне.

Оборудование изоляции по фиг.1 включает в себя один или более медицинских приборов 16, 18 формирования изображения, расположенных в холодной зоне 14 и сконфигурированных для формирования изображения объекта, такого как лабораторное подопытное животное, инфицированный человек, вектор передачи инфекционного заболевания, такой как растение, которое может нести заразное начало, или так далее, расположенные в горячей зоне 10. Один или более медицинских приборов 16, 18 формирования изображения, например, могут включать в себя сканер магнитного резонанса (MR), сканер позитрон-эмиссионной томографии (PET), гамма-камеру для сбора данных эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), передающий сканер компьютерной томографии (CT), формирователь рентгеновского изображения, или так далее. Такие медицинские приборы 16, 18 формирования изображения типично являются дорогостоящими и типично включают в себя большое количество частей, некоторые из которых могут быть несовместимыми с разъедающими веществами, используемыми при дезинфекции горячей зоны 10.

Соответственно, медицинские приборы 16, 18 формирования изображения расположены в холодной зоне 14 и формируют изображение объекта, расположенного в горячей зоне 10 через подходящее окно или трубу 20 формирования изображения, скомпонованные в перегородке 12, изолирующей горячую зону 10 от холодной зоны 14. В проиллюстрированном варианте осуществления, окно 20 формирования изображения является большей частью полым и тянется в холодную зону 14, чтобы определять внутренний объем 22, имеющий проем 24, сообщающийся с горячей зоной 10. Внутренний объем 22 большей частью полого окна 20 формирования изображения изолирован от холодной зоны 14, например, обладая кромками проема 24, герметизированными с перегородкой 12, и обладая герметизированной крышкой или другим укупорочным средством на своем дальнем конце, каковое укупорочное средство может быть сделано из того же самого материала и, по выбору, является соприкасающимся с трубой. В проиллюстрированном варианте осуществления, большей частью полое окно 20 формирования изображения имеет форму цилиндра и проходит через канал 24 первого медицинского прибора 16 формирования изображения и через канал 26 второго медицинского прибора 18 формирования изображения. Будет приниматься во внимание, что проиллюстрированное цилиндрическое большей частью полое окно 20 формирования изображения является примером, в других предполагаемых вариантах осуществления окно формирования изображения может быть большей частью полым с конической формой, имеющей конусность, или может иметь круговое, эллиптическое, квадратное, прямоугольное или обладающее иной формой поперечное сечение, либо окно формирования изображения может быть плоским (например, пригодным для предоставления медицинскому прибору формирования изображения в виде камеры возможности фотографировать объект, расположенный в горячей зоне), или так далее.

Окно 20 формирования изображения предусматривает объект в горячей зоне 10, который должен отображаться медицинским прибором 16, 18 формирования изображения, расположенным в холодной зоне. В зависимости от способа воздействия с формированием изображения окно 20 формирования изображения может быть или может не быть оптически прозрачным. Например, в случае сканера MR, окно 20 формирования изображения может быть оптически непрозрачным или прозрачным, но должно быть немагнитным, чтобы давать радиочастотным полям и прикладываемым магнитным полям и градиентам магнитного поля возможность проходить через окно 20 формирования изображения, по существу беспрепятственно. Для формирования изображения компьютерной томографии окно 20 формирования изображения должно быть изготовлено из материала, который по существу прозрачен для пропускаемых рентгеновских лучей. Что касается формирования изображения PET и SPECT, окно 20 формирования изображения может быть изготовлено из материала, который по существу прозрачен для испускаемых гамма-лучей или другого излучения, испускаемого радиофармацевтическим препаратом, который введен в объект. Для формирования фотографических изображений окно 20 формирования изображения должно быть оптически прозрачным.

Преимущественно, медицинские приборы 16, 18 формирования изображения расположены в холодной зоне 14 и, отсюда, не подвергаются дезинфекции или другим процедурам биологической безопасности, которые применимы к персоналу и предметам, распложенным в горячей зоне 10. Медицинские приборы 16, 18 формирования изображения, например, могут эксплуатироваться персоналом, расположенным в холодной зоне 14, который не носит герметизированные климатические костюмы. Однако, в некоторых случаях, один или более вспомогательных приборов 30, 32 расположены в горячей зоне 10 и сконфигурированы для взаимодействия с медицинским прибором 16, 18 формирования изображения, чтобы формировать изображение объекта, расположенного в горячей зоне 10 через окно 20 формирования изображения. В проиллюстрированном варианте осуществления вспомогательные приборы включают в себя предметный стол 30, используемый, чтобы перемещать объект во внутренний объем 22 для совмещения с объемом формирования изображения одного из медицинских приборов 16, 18 формирования изображения, и локальную радиочастотную (РЧ) катушку 32, такую как может использоваться в соединении со сканером MR. Другие устройства, такие как электрокардиографические (ЭКГ, EKG) мониторы, дыхательные мониторы, мониторы SpO₂ , термометры, громкоговорители, микрофоны, дисплеи, камеры, мониторы, интерфейсы рабочих станций, нагреватели, приводы автоматических дверей, или так далее, также предполагаются в качестве вспомогательных приборов.

Со ссылкой на фиг.1 и 2, на фиг.1 предметный стол 30 показан с верхней поверхностью стола или платформой 34, полностью извлеченной из внутреннего объема 22 большей частью полого окна 20 формирования изображения. Дополнительно, фиг.1 показывает второй медицинский прибор 18 формирования изображения, отодвинутый от первого медицинского прибора 16 формирования изображения на расстояние D. В проиллюстрированном варианте осуществления второй медицинский прибор 18 формирования изображения отодвигается по рельсам 36, с тем чтобы облегчать определенный ремонт или техническое обслуживание медицинских приборов 16, 18 формирования изображения. Например, если один из медицинских приборов 16, 18 формирования изображения является сканером CT, разведение медицинских приборов 16, 18 формирования изображения на расстояние D может облегчать снятие панели корпуса портала сканера CT для осуществления доступа к рентгеновской трубке (не показана) для замены. Фиг.2 показывает систему изоляции со вторым медицинским устройством 18 формирования изображения, смешенного с примыканием к первому медицинскому прибору 16 формирования изображения (то есть расстояние D разведения было устранено перемещением второго медицинского прибора формирования изображения по рельсам 36 к первому медицинскому прибору 16 формирования изображения). Дополнительно, на фиг.2, верхняя поверхность стола или платформа 34 была вдвинута во внутренний объем 22 большей частью полого окна 20 формирования изображения и в совмещение с каналом 22 первого медицинского прибора 16 формирования изображения. В проиллюстрированном варианте осуществления, это введение верхней поверхности стола или платформы 34 выполняется установленной на полу системой 40 привода, которая перемещает промежуточную опору 42 (включающую в себя задний пьедестал 44), на котором лежит верхняя поверхность стола или платформа 34, во внутренний объем 22 большей частью полого окна 20 формирования изображения. Хотя не проиллюстрировано, в примерном предметном столе 30, верхняя поверхность стола или платформа 34 могут перемещаться дальше во внутренний объем 22 большей частью полого окна 20 формирования изображения, с тем чтобы совмещаться с каналом 28 второго медицинского прибора 18 формирования изображения, посредством механизма второй системы привода (не показана), встроенного в промежуточную опору 42. Предметный стол 30 является иллюстративным примером, и могут применяться другие конфигурации предметного стола. Более того, предметный стол 30 и локальная РЧ-катушка 32 являются иллюстративными примерами вспомогательных приборов, расположенных в горячей зоне 10, и другие вспомогательные приборы, такие как набор подводящих электрокардиографических (ЭКГ) проводов, дыхательный монитор, или так далее, могут располагаться в горячей зоне 10.

Электрическая коммутационная панель 40 установлена в перегородке 12, чтобы обеспечивать электрическое соединение между медицинскими приборами 16, 18 формирования изображения и вспомогательными приборами 30, 32. Хотя не проиллюстрировано, электрическая коммутационная панель 40 может обеспечивать ввод и вывод электрической энергии или сигналов для других целей. Некоторые примерные типы сообщения через коммутационную панель 40, например, могут включать в себя: передачу радиочастотных сигналов возбуждения, создаваемых РЧ-передатчиком (не показан) в холодной зоне 14, в РЧ-катушку 32; передачу сигнала магнитного резонанса из РЧ-катушки 32 в РЧ-приемник (не показан) в холодной зоне 14; передачу электрической энергии и/или управляющих сигналов из холодной зоны 14 в горячую зону 10 для питания и/или управления предметным столом 30; передачу сигналов ЭКГ с подводящих проводов ЭКГ в горячей зоне на монитор ЭКГ, расположенный в холодной зоне 14 (связанные с ЭКГ компоненты не показаны); передачу видео или аудио (не показана), и так далее.

На фиг.1 и 2, примерный кабель 42 холодной или стороны окружающей среды присоединяет сканер MR медицинского прибора 16, 18 формирования изображения к соединителю коммутационной панели 40, наряду с тем, что соответствующий кабель 44 горячей или стороны изоляции тянется от соединителя коммутационной панели до соединителя пользовательской панели 46, расположенной в горячей зоне 10. Пользовательский кабель 48 проходит от соединителя пользовательской панели 46 до локальной РЧ-катушки 32, так что комбинация кабелей 42, 44 холодной стороны и горячей стороны, электрической коммутационной панели 40, пользовательской панели 46 и пользовательского кабеля 48 выполняет соединение локальной РЧ-катушки 32, расположенной в горячей зоне 10, и сканера MR, расположенного в холодной зоне 14. Подобным образом, примерные кабели 52 холодной или стороны окружающей среды присоединят один из медицинских приборов 16, 18 формирования изображения к соединителю коммутационной панели 40, наряду с тем, что соответствующие кабели 54 горячей или стороны изоляции тянутся от соединителей коммутационной панели до предметного стола 30, так что комбинация кабелей 52, 54 холодной стороны и горячей стороны и электрической коммутационной панели 40 выполняет соединение предметного стола 30, расположенного в горячей зоне 10, и медицинского прибора формирования изображения, расположенного в холодной зоне 14.

Кабели 42, 52 холодной стороны расположены в холодной зоне 14 и, соответственно, не подвергаются процедурам дезинфекции, применяемым в горячей зоне 10. Соответственно, кабели 42, 52 холодной стороны могут иметь изоляцию, не предназначенную для выдерживания разъедающих веществ, используемых при дезинфекции в горячей зоне 10. В противоположность, кабели 44, 54 горячей стороны расположены в горячей зоне 10 и, соответственно, подвергаются дезинфекции в соответствии с BSL-4 или другим стандартом изоляции, применяемым в горячей зоне 10. Соответственно, кабели 44, 54 горячей стороны имеют изоляцию, предназначенную для выдерживания разъедающих веществ или высоких температур, используемых при дезинфекции в горячей зоне 10. Например, кабели 44, 45 горячей стороны могут включать в себя политетрафторэтиленовую (PTFE) изоляцию. На фиг.1 и 2 отличие между кабелями 42, 52 холодной стороны и кабелями 44, 54 горячей стороны обозначено посредством использования пунктирных линий для иллюстрации кабелей 42, 52 холодной стороны и сплошных линий для иллюстрации кабелей 44, 45 горячей стороны.

С продолжением ссылки на фиг.1 и 2, и с дополнительным обращением к фиг.3 и 4, электрическая коммутационная панель 40 описана дополнительно. Коммутационная панель 40 включает в себя сквозную панель 60, которая установлена выровненной с проемом 62 (условно показан на фиг.3) в перегородке 12. Подходящие крепежи 64 крепят сквозную панель 60 к перегородке 12. Кольцевая прокладка 66 (показанная условно на фиг.3), уплотнительное кольцо или другое уплотнение расположено между сквозной панелью 60 и перегородкой 12 вокруг кромки проема 62 для герметизации проема 62 посредством закрепленной сквозной панели 60. Сквозная панель 60 включает в себя множество сквозных отверстий 68, в которые вставлены электрические выводы 70. На фиг.3 одиночное сквозное отверстие 68 показано без вставленного электрического вывода для иллюстративных целей, однако, в полностью собранной электрической коммутационной панели 40 каждое сквозное отверстие 68 содержит вставленный электрический вывод или некоторый другой пригодный штырь для обеспечения герметизации сквозного отверстия. На фиг.4, электрические выводы не показаны. Проиллюстрированная электрическая коммутационная панель 40 включает в себя сквозную панель 60, установленную в перегородку 12; однако, также предполагается объединять такую сквозную панель с перегородкой, например, высверливанием сквозных отверстий непосредственно в перегородке 12 для непосредственного приема электрических выводов.

Со ссылкой на фиг.5 и 6, дополнительно описан примерный электрический вывод 70, который соединяется с одним из кабелей 52 холодной стороны и одним из кабелей 54 горячей стороны. Электрический вывод 70 включает в себя корпус 72, расположенный в одном из сквозных отверстий 68 сквозной панели 60. Электрический разъем 74 холодной или стороны окружающей среды тянется из корпуса 72 в холодную зону 14. Электрический разъем 75 горячей или стороны изоляции тянется из корпуса 72 в горячую зону 10. В проиллюстрированном варианте осуществления, разъем 74 холодной стороны включает в себя фиксаторы 76 байонетного вида и проводящие штыри 77, которые втискиваются в гнезда (не показаны) сочленяющего соединителя 78 кабеля 52 холодной стороны, наряду с тем, что разъем 75 горячей стороны включает в себя фиксаторы 80 байонетного вида и проводящие гнезда 81, которые принимают штыри (не показаны) сочленяющего соединителя 82 кабеля 54 горячей стороны. В более общем смысле, однако, каждый из электрических разъемов холодной стороны и горячей стороны могут быть охватывающим либо охватываемым разъемом, и могут принимать форму штепселя, розетки, или так далее, и могут использовать по существу любой тип механизма крепления, такого как проиллюстрированный фиксатор байонетного вида, или резьбовое механическое соединение, либо фрикционное крепежное соединение, или так далее. Один или более электрических проводников 84 расположены в корпусе 72 и электрически соединяют проводящие штыри 77 электрического разъема 74 холодной стороны и проводящие гнезда 81 электрического разъема 75 горячей стороны. Материал 86 заделки расположен в корпусе 72, чтобы заделывать один или более электрических проводников 84 в корпусе 72 и чтобы изолировать электрический разъем 75 горячей стороны от электрического разъема 74 холодной или стороны окружающей среды. Более того, хотя проиллюстрированные проводники 84 являются прямыми, проводники могут быть скрученными, изогнутыми или отформованными иным образом, чтобы обеспечивать разные пространственные компоновки проводящего штыря и проводящего гнезда в электрических разъемах холодной стороны и горячей стороны. Вообще, проводящие штыри и/или проводящие гнезда электрических разъемов горячей стороны и холодной стороны могут иметь любую конфигурацию.

Герметизирующий крепеж прикрепляет каждый электрический вывод 70 в его сквозном отверстии 68 и герметизирует поверхность раздела или зазор между кромкой сквозного отверстия 68 и электрическим выводом 70. В проиллюстрированном варианте осуществления, герметизирующий крепеж включает в себя резьбу 88 на корпусе 72, которая сопрягается с резьбовой гайкой 90, расположенной в горячей зоне 10. Затягивание гайки 90 на резьбы 88 стягивает гайку 90 и фланец 92 корпуса 72 вместе из условия, чтобы кромки сквозного отверстия 68 крепились между фланцем 92 корпуса и гайкой 90. Проиллюстрированный герметизирующий крепеж также включает в себя кольцевую уплотнительную прокладку 94, расположенную между кромками сквозного отверстия 68 и гайкой 90, чтобы гарантировать герметичность поверхности раздела или зазора между кромкой сквозного отверстия 68 и электрическим выводом 70. Материал 82 заделки электрического вывода 70 и герметизирующий крепеж 86, 88, 90, 92 совместно герметизируют проем сквозного отверстия 68, чтобы изолировать горячую зону 10 от холодной зоны 14. Герметизирующий крепеж, по выбору, может иметь другие конфигурации и/или может включать в себя другие компоненты, такие как шайба, или так далее.

В некоторых вариантах осуществления, электрический вывод 70 основан на соединителе PotCon стоечного типа, доступном для приобретения у корпорации Douglas Electrical Components (Роквей, штат Нью-Джерси, США). Соединитель PotCon является соединителем стоечного типа для переноса электричества в и из вакуумных камер, и включает в себя корпус, проводники, заделанные внутри корпуса с помощью эпоксидного герметика с низким газовыделением, электрические разъемы на атмосферной и вакуумной сторонах корпуса, и уплотнительную прокладку из нитриловой резины, которая обеспечивает вакуумно-плотное уплотнение. Однако, по меньшей мере, часть электрической коммутационной панели 40, которая раскрыта в горячую зону, должна быть по существу устойчивой к одному или более разъедающих веществ, используемых при дезинфекции электрической коммутационной панели 40. Типичные разъедающие вещества, используемые при дезинфекции, соответствующей стандарту изоляции BSL-4, включают в себя Clydox-S, Microchem, Quat TB, параформальдегид, диоксид хлора, распыленный пероксид водорода и смесь карбоната аммония и карбамата аммония. Сильные окислители типично являются эффективными разъедающими веществами для использования при дезинфекции уровня BSL-4. Уплотнительная прокладка из нитриловой резины соединителя PotCon стоечного типа не является по существу устойчивой к этим разъедающим веществам. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, соединитель PotCon стоечного типа используется для электрического вывода 70, но с уплотнительной прокладкой из нитриловой резины, замененной кольцевой прокладкой более коррозионно-стойкого материала, такого как политетрафторэтилен (PTFE), который по существу устойчив к Clydox-S, Microchem, Quat TB, параформальдегиду, диоксиду хлора, распыленному пероксиду водорода и смеси карбоната аммония и карбамата аммония. Уплотнительная прокладка 66 для герметизации сквозной панели 60 относительно перегородки 12 также надлежаще изготовлена из PTFE. Другие надлежаще коррозионно-стойкие материалы, кроме PTFE, могут использоваться для прокладок 66, 94, а также для установки кабелей 44, 54 горячей стороны.

Преимущественно, электрические разъемы 74, 75 холодной стороны и горячей стороны дают кабелям возможность присоединяться и отсоединяться от коммутационной панели 40, не нарушая уплотнение сдерживания распространения горячей зоны 10. С возвратом к фиг.3, видно, что в примерной коммутационной панели 40 различные электрические выводы 70 не все одинаковы, а скорее есть несколько разных типов электрических выводов 70, каждый имеет разные количества и/или конфигурации (например, пространственные компоновки) проводящих штырей или проводящих гнезд.

Более того, просто ввести избыточность в коммутационную панель посредством включения дополнительных электрических выводов идентичного типа. Избыточность предоставляет увеличенной емкости возможность добавляться позже, не нарушая сдерживание распространения, чтобы добавлять дополнительные электрические выводы. Электрический разъем 75 горячей стороны неиспользуемых избыточных выводов по выбору накрывается крышкой, такой как примерная крышка 100, показанная на фиг.3, чтоб дополнительно снижать вероятность, что заразное начало может дать утечку через неиспользуемые избыточные электрические выводы. Преимущественно, нет посторонней проводки, тянущейся в стороне от таких неиспользуемых разъемов.

Хотя электрические выводы 70 способствуют соединению и отсоединению кабельной разводки, может быть неблагоприятным производить такие соединения и отсоединения на коммутационной панели 40 часто. Например, локальная РЧ-катушка 32 может часто присоединяться и отсоединяться, например, чтобы заменять другой локальной РЧ-катушкой или набором локальных РЧ-катушек или чтобы полностью снимать локальную РЧ-катушку при выполнении формирования изображения большого объема с применением общей РЧ-катушки, встроенной в сканер MR. Выполнение таких частых соединений и отсоединений на коммутационной панели 40 может создавать возможность повреждения или износа электрического вывода, каковое могло бы иметь следствием электрический вывод, являющийся электрически нефункциональным и/или могло бы порождать утечку в уплотнении электрического вывода. В таких случаях удобна пользовательская панель 46, показанная на фиг.1 и 2. Как показано на этих фигурах, кабель 44 горячей стороны проходит от электрического вывода коммутационной панели 40 до электрического соединения пользовательской панели 46. Пользователь, в таком случае, может удобно соединять и отсоединять пользовательский кабель 48 к и от пользовательской панели 46 для выполнения соединения и отсоединения локальной РЧ-катушки 32, без чрезмерного подвергания механическому напряжению коммутационной панели 40.

Проиллюстрированная коммутационная панель 40 оперативно электрически соединяет один или более медицинских приборов 16, 18 формирования изображения и один или более вспомогательных приборов 30, 32. Однако будет приниматься во внимание, что коммутационная панель также может использоваться для ввода и/или вывода электрической энергии и/или электрических сигналов по существу любого типа в и/или из горячей зоны системы биологической, радиоактивной или токсической химической изоляции. Совместимая с BSL-4 горячая зона 10 является иллюстративным примером, и коммутационные панели, такие как панель 40, проиллюстрированная в материалах настоящей заявки, может использоваться в соединении с биологическими горячими зонами других уровней BSL, в соединении с биологическими горячими зонами, придерживающимися других стандартов изоляции кроме стандартов уровня BSL, в соединении с ядерными горячими зонами, в соединении с токсическими химическими горячими зонами, и так далее.

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Модификации и изменения могут приходить некоторым на ум после прочтения и осмысления предшествующего подробного описания. Предполагается, что изобретение будет строиться в качестве включающего в себя все такие модификации и изменения, насколько они подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.