專利名稱：一種高效靈活控制除顫波形的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)體外除顫器(“AED”)的電擊除顫波形的產(chǎn)生方法，具體是一種高效靈活控制除顫波形的實(shí)現(xiàn)方法。屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
除顫波形對(duì)有效電擊除顫起著關(guān)鍵的作用。除顫波形的產(chǎn)生受兩個(gè)條件的制約， 一個(gè)是醫(yī)療認(rèn)知水平，隨著醫(yī)療實(shí)踐的增多，醫(yī)務(wù)人員提出更新的更有效的除顫波形；一個(gè)是電子技術(shù)水平，除顫波形的最終實(shí)現(xiàn)要依靠電子電路去實(shí)現(xiàn)。除顫波形具有如下的特點(diǎn)1)高電壓，最高電壓大于2000伏；2)大電流，電擊時(shí)通過人體的最大電流達(dá)到幾十個(gè)安培；3)短時(shí)間，一個(gè)放電過程只持續(xù)10毫秒左右；4)方向可變，為了達(dá)到理想的電擊效果，常常要求在放電的過程中快速切換放電方向和關(guān)斷；5)放電波形(電流)可控，放電波形要根據(jù)人體的生理信息作出相應(yīng)調(diào)整。由于受電子技術(shù)水平的限制，這種高要求的除顫波形不容易控制和實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和人體的生理神經(jīng)特性，醫(yī)療專家提出了許多具有前瞻性除顫波形，但受電子技術(shù)水平的限制，很多波形難以實(shí)現(xiàn)。受益于近來的電子技術(shù)水平的迅猛發(fā)展，特別是IGBT的出現(xiàn)，為高效靈活控制除顫波形提供了可能。IGBT具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大的特性。本發(fā)明就是在這樣的條件下，對(duì)醫(yī)療專家提出來的任意的除顫波形，通過運(yùn)用本發(fā)明中設(shè)計(jì)的電路，方便高效的實(shí)現(xiàn)了任意除顫波形的輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)體外除顫器(“AED”)的電擊除顫波形的產(chǎn)生方法， 可以高效靈活地輸出任意除顫波形。本發(fā)明的內(nèi)容包括除顫波形開關(guān)及方向電路，由兩個(gè)交替工作的IGBT半橋組成H型電橋，如圖1，可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)除顫波形的輸出和關(guān)斷，以及輸出方向的任意切換；動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路，由一個(gè)IGBT和一個(gè)旁路電阻R并聯(lián)組成的IGBT模塊，再由一個(gè)以上IGBT模塊組成的串聯(lián)電路。如圖2，其電路可以任意組合控制阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，輸出所有組合的匹配阻抗。任意除顫波形輸出控制電路，是由微處理器和外圍電路組成的IGBT控制驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)除顫波形開關(guān)及方向電路、動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。如圖3、圖4，可以任意控制H型電橋的通斷及輸出方向，同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路，控制輸出波形的幅度，實(shí)現(xiàn)任意控制輸出除顫波形的功能；
上面所述除顫波形方向控制電路和動(dòng)態(tài)阻抗匹配輸出電路都是利用了 IGBT具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大的特性，以很低的成本方便高效的實(shí)現(xiàn)了所需的功能，和以往的雙向除顫波產(chǎn)生電路完全不同。本方案所用的電路和實(shí)現(xiàn)的波形都是創(chuàng)新的。本電路實(shí)現(xiàn)了一種在方向上和電流量大小上都可靈活控制除顫輸出波形形狀的技術(shù)。這對(duì)于提高電擊除顫醫(yī)療實(shí)踐水平和提高有效電擊除顫起著極大的積極推進(jìn)作用。


圖1是本發(fā)明中的除顫波形開關(guān)及方向電路。圖2是本發(fā)明中動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路。圖3是本發(fā)明的整體實(shí)現(xiàn)電路。圖4是本發(fā)明的整體實(shí)現(xiàn)電路中模塊6的詳細(xì)分解圖。
具體實(shí)施例方式如圖3、圖4所示，是任意控制除顫波形整體實(shí)現(xiàn)電路。圖上所有IGBT都選用最大耐壓超過2500伏、最大通過電流達(dá)到60安培以上、開關(guān)頻率達(dá)到IM以上IGBT模塊。旁路電阻R也是選用耐沖擊電壓高于2500伏、最大通過電流達(dá)到60安培以上特殊大功率電阻。 這樣在電壓、電流、速度上都滿足了除顫波形的要求?？刂埔粋€(gè)任意除顫波形，剩下的就是在放電環(huán)節(jié)控制其開關(guān)、方向、幅度。在除顫器工作過程中，模塊6先對(duì)人體進(jìn)行心電檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)病人有心律失常需要電擊，則開始下一步；模塊11將電池12中的電量通過脈沖波和變壓器，變?yōu)?000多伏高電壓給高壓電容模塊2充電；當(dāng)電容上的電壓充到根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)到的人體復(fù)合阻抗計(jì)算出的需要的電壓時(shí)，充電停止，進(jìn)入放電環(huán)節(jié)?？刂迫我獬澆ㄐ伍_關(guān)IGBT模塊31和32組成一個(gè)半橋，IGBT模塊41和42組成另外一個(gè)半橋，在工作過程中，當(dāng)兩個(gè)IGBT半橋全部關(guān)斷時(shí)，實(shí)現(xiàn)其關(guān)斷的功能；當(dāng)兩個(gè)IGBT半橋交替工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)其開通功能。任意開通/關(guān)斷，該功能實(shí)現(xiàn)任意連續(xù)輸出和各種脈寬的脈沖輸出功能?？刂迫我獬澆ㄐ畏较騃GBT模塊31和32同時(shí)導(dǎo)通，而41和42同時(shí)關(guān)閉，此時(shí)高壓電容中的放電電流通過5A電極流入人體從5B電極流出人體；而當(dāng)IGBT模塊41和42同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，而31和32 同時(shí)關(guān)閉，放電電流則由5B電極流入人體從5A電極流出人體。這樣就實(shí)現(xiàn)了電流雙向流經(jīng)人體的基本功能，實(shí)現(xiàn)了除顫波形方向的任意切換?？刂迫我獬澆ㄐ畏?電流)控制除顫波形的幅度，主要依靠動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路。動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路是由一個(gè) IGBT和一個(gè)旁路電阻R并聯(lián)組成的IGBT模塊，再由一個(gè)以上IGBT模塊組成的串聯(lián)電路。 在放電過程中，動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路是和人體串聯(lián)在一起的。在放電過程中，模塊64控制63A 63D模塊中IGBT都是導(dǎo)通時(shí)，63A 63D模塊中的旁路電阻R被旁路，這時(shí)除顫器以最大的電流流過人體，當(dāng)63A 63D模塊中IGBT都是關(guān)閉時(shí)，63A 63D模塊中的旁路電阻R與人體串聯(lián)，這時(shí)設(shè)備以最小的電流流過人體。 要想取得任意幅度的電流，就選擇不同阻值的旁路電阻R組合?？刂?3A 63D中某幾個(gè)模塊的IGBT按照一定的組合規(guī)律組合開斷以減低或增加回路的阻抗，實(shí)現(xiàn)多種匹配阻抗的輸出。匹配阻抗與人體串聯(lián)，在電容電壓相對(duì)固定的情況下，流過人體的電流隨匹配阻抗變化，從而得到高效靈活控制除顫波形幅度的目的。
權(quán)利要求
1.一種高效靈活控制除顫波形的實(shí)現(xiàn)方法，其特征包括a)除顫波形開關(guān)及方向電路，可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)除顫波形的輸出和關(guān)斷，以及輸出方向的任意切換；b)動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路，可以任意組合控制阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，輸出所有組合的匹配阻抗；c)除顫波形輸出控制與驅(qū)動(dòng)電路，控制除顫波形開關(guān)及方向電路、動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路。
2.如權(quán)利要求Ia所述的除顫波形開關(guān)及方向電路，其特征是由兩個(gè)交替工作的IGBT 半橋組成H型電橋，如圖1。
3.如權(quán)利要求Ib所述的動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路，其特征是由一個(gè)IGBT和一個(gè)旁路電阻R 并聯(lián)組成的IGBT模塊，再由一個(gè)以上IGBT模塊組成的串聯(lián)電路。如圖2。
4.如權(quán)利要求Ic所述的除顫波形輸出控制與驅(qū)動(dòng)電路，其特征是由微處理器和外圍電路組成的IGBT控制驅(qū)動(dòng)電路，如圖3、圖4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)體外除顫器(“AED”)的電擊除顫波形的產(chǎn)生方法，具體是一種高效靈活控制除顫波形的實(shí)現(xiàn)方法。屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中設(shè)計(jì)的電路，利用了IGBT具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大的特性，組成一種高效靈活的低成本的除顫波形輸出控制電路，方便高效的實(shí)現(xiàn)了任意除顫波形的輸出。這對(duì)于提高電擊除顫醫(yī)療實(shí)踐水平和提高有效電擊除顫起著極大的積極推進(jìn)作用。
文檔編號(hào)A61N1/02GK102247653SQ20101017590
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者韓東疇, 高建英 申請(qǐng)人:北京瑞新康達(dá)醫(yī)療科技有限公司