专利名称：一种高效灵活控制除颤波形的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种自动体外除颤器(“AED”)的电击除颤波形的产生方法，具体是一种高效灵活控制除颤波形的实现方法。属于医疗仪器技术领域。
背景技术：
除颤波形对有效电击除颤起着关键的作用。除颤波形的产生受两个条件的制约， 一个是医疗认知水平，随着医疗实践的增多，医务人员提出更新的更有效的除颤波形；一个是电子技术水平，除颤波形的最终实现要依靠电子电路去实现。除颤波形具有如下的特点1)高电压，最高电压大于2000伏；2)大电流，电击时通过人体的最大电流达到几十个安培；3)短时间，一个放电过程只持续10毫秒左右；4)方向可变，为了达到理想的电击效果，常常要求在放电的过程中快速切换放电方向和关断；5)放电波形(电流)可控，放电波形要根据人体的生理信息作出相应调整。由于受电子技术水平的限制，这种高要求的除颤波形不容易控制和实现。根据实践的经验和人体的生理神经特性，医疗专家提出了许多具有前瞻性除颤波形，但受电子技术水平的限制，很多波形难以实现。受益于近来的电子技术水平的迅猛发展，特别是IGBT的出现，为高效灵活控制除颤波形提供了可能。IGBT具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好、驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大的特性。本发明就是在这样的条件下，对医疗专家提出来的任意的除颤波形，通过运用本发明中设计的电路，方便高效的实现了任意除颤波形的输出。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动体外除颤器(“AED”)的电击除颤波形的产生方法， 可以高效灵活地输出任意除颤波形。本发明的内容包括除颤波形开关及方向电路，由两个交替工作的IGBT半桥组成H型电桥，如图1，可以随时实现除颤波形的输出和关断，以及输出方向的任意切换；动态阻抗匹配电路，由一个IGBT和一个旁路电阻R并联组成的IGBT模块，再由一个以上IGBT模块组成的串联电路。如图2，其电路可以任意组合控制阻抗匹配网络，输出所有组合的匹配阻抗。任意除颤波形输出控制电路，是由微处理器和外围电路组成的IGBT控制驱动电路，对除颤波形开关及方向电路、动态阻抗匹配电路进行驱动控制。如图3、图4，可以任意控制H型电桥的通断及输出方向，同时结合动态阻抗匹配电路，控制输出波形的幅度，实现任意控制输出除颤波形的功能；
上面所述除颤波形方向控制电路和动态阻抗匹配输出电路都是利用了 IGBT具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好、驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大的特性，以很低的成本方便高效的实现了所需的功能，和以往的双向除颤波产生电路完全不同。本方案所用的电路和实现的波形都是创新的。本电路实现了一种在方向上和电流量大小上都可灵活控制除颤输出波形形状的技术。这对于提高电击除颤医疗实践水平和提高有效电击除颤起着极大的积极推进作用。
图1是本发明中的除颤波形开关及方向电路。图2是本发明中动态阻抗匹配电路。图3是本发明的整体实现电路。图4是本发明的整体实现电路中模块6的详细分解图。
具体实施例方式如图3、图4所示，是任意控制除颤波形整体实现电路。图上所有IGBT都选用最大耐压超过2500伏、最大通过电流达到60安培以上、开关频率达到IM以上IGBT模块。旁路电阻R也是选用耐冲击电压高于2500伏、最大通过电流达到60安培以上特殊大功率电阻。 这样在电压、电流、速度上都满足了除颤波形的要求。控制一个任意除颤波形，剩下的就是在放电环节控制其开关、方向、幅度。在除颤器工作过程中，模块6先对人体进行心电检测，如发现病人有心律失常需要电击，则开始下一步；模块11将电池12中的电量通过脉冲波和变压器，变为2000多伏高电压给高压电容模块2充电；当电容上的电压充到根据实际监测到的人体复合阻抗计算出的需要的电压时，充电停止，进入放电环节。控制任意除颤波形开关IGBT模块31和32组成一个半桥，IGBT模块41和42组成另外一个半桥，在工作过程中，当两个IGBT半桥全部关断时，实现其关断的功能；当两个IGBT半桥交替工作时，实现其开通功能。任意开通/关断，该功能实现任意连续输出和各种脉宽的脉冲输出功能。控制任意除颤波形方向IGBT模块31和32同时导通，而41和42同时关闭，此时高压电容中的放电电流通过5A电极流入人体从5B电极流出人体；而当IGBT模块41和42同时导通时，而31和32 同时关闭，放电电流则由5B电极流入人体从5A电极流出人体。这样就实现了电流双向流经人体的基本功能，实现了除颤波形方向的任意切换。控制任意除颤波形幅度(电流)控制除颤波形的幅度，主要依靠动态阻抗匹配电路。动态阻抗匹配电路是由一个 IGBT和一个旁路电阻R并联组成的IGBT模块，再由一个以上IGBT模块组成的串联电路。 在放电过程中，动态阻抗匹配电路是和人体串联在一起的。在放电过程中，模块64控制63A 63D模块中IGBT都是导通时，63A 63D模块中的旁路电阻R被旁路，这时除颤器以最大的电流流过人体，当63A 63D模块中IGBT都是关闭时，63A 63D模块中的旁路电阻R与人体串联，这时设备以最小的电流流过人体。 要想取得任意幅度的电流，就选择不同阻值的旁路电阻R组合。控制63A 63D中某几个模块的IGBT按照一定的组合规律组合开断以减低或增加回路的阻抗，实现多种匹配阻抗的输出。匹配阻抗与人体串联，在电容电压相对固定的情况下，流过人体的电流随匹配阻抗变化，从而得到高效灵活控制除颤波形幅度的目的。
权利要求
1.一种高效灵活控制除颤波形的实现方法，其特征包括a)除颤波形开关及方向电路，可以随时实现除颤波形的输出和关断，以及输出方向的任意切换；b)动态阻抗匹配电路，可以任意组合控制阻抗匹配网络，输出所有组合的匹配阻抗；c)除颤波形输出控制与驱动电路，控制除颤波形开关及方向电路、动态阻抗匹配电路。
2.如权利要求Ia所述的除颤波形开关及方向电路，其特征是由两个交替工作的IGBT 半桥组成H型电桥，如图1。
3.如权利要求Ib所述的动态阻抗匹配电路，其特征是由一个IGBT和一个旁路电阻R 并联组成的IGBT模块，再由一个以上IGBT模块组成的串联电路。如图2。
4.如权利要求Ic所述的除颤波形输出控制与驱动电路，其特征是由微处理器和外围电路组成的IGBT控制驱动电路，如图3、图4。
全文摘要
本发明涉及一种自动体外除颤器(“AED”)的电击除颤波形的产生方法，具体是一种高效灵活控制除颤波形的实现方法。属于医疗仪器技术领域。本发明中设计的电路，利用了IGBT具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好、驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大的特性，组成一种高效灵活的低成本的除颤波形输出控制电路，方便高效的实现了任意除颤波形的输出。这对于提高电击除颤医疗实践水平和提高有效电击除颤起着极大的积极推进作用。
文档编号A61N1/02GK102247653SQ20101017590
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者韩东畴, 高建英 申请人:北京瑞新康达医疗科技有限公司