专利名称：用于实现外部调搏和双相除纤颤的电路的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及产生刺激波形的装置，更具体地说，本发明涉及用于在外部单元中产生调搏波形和除纤颤波形的电路。
一种有生命危险的最普通健康状况是心室纤维性颤动，在这种健康状况下，人体心脏所泵的血液量不能满足人体的需要。用于使发生心室纤维性颤动的心脏恢复正常律动的一般可接收技术是使用外部心脏除纤颤器对心脏施加强电脉冲。医院里的医生和护士以及现场的急救人员(例如护理人员)已经成功使用外部心脏除纤颤器多年。
传统外部心脏除纤颤器首先在储能电容器积聚高能电荷。当开关装置闭合时，所存储的能量会以大电流脉冲的形式传输到病人身上。电流脉冲是通过位于病人胸部的两个电极施加到病人身上的。在大多数现代外部除纤颤器中使用的开关装置是高能转换继电器。放电控制信号使继电器接通储能电容器与波整形电路之间的电路，将波整形电路的输出连接到病人身上的电极。
现代外部除纤颤器内使用的继电器习惯上允许单相波形施加到病人身上。然而，最近发现，对病人施加双相波形比施加单相波形具有某种优势。例如，初步研究发现双相波形会减少由除纤颤脉冲引起的心脏伤害。
美国心脏研究学会(American Heart Association)对外部除纤颤器施加的前三个除纤颤脉冲的能级范围做了推荐。所推荐的能级范围是第一除纤颤脉冲是200焦耳，第二除纤颤脉冲是200焦耳或300焦耳，第三除纤颤脉冲是360焦耳，它们均在推荐变换范围内，即不超过医疗器械促进会(AAMI)颁布标准的正负15％。要求这些高能除纤颤脉冲确保有足够除纤颤脉冲能量到达病人心脏并且不扩散到病人的胸壁。
相反，调搏器通常用于控制一系列相对小的电脉冲施加到发生异常心律的病人。例如，各调搏脉冲通常具有约0.05J至1.2J的能量。由于调搏脉冲的能量小，所以用于产生调搏脉冲的电路通常不能用于产生除纤颤脉冲。
有一些系统是将调搏器和除纤颤器组合到一个单元内，可以根据需要提供调搏脉冲和除纤颤脉冲。这些传统系统通常使用独立的除纤颤产生电路和调搏产生电路。例如，
图1示出具有除纤颤电路6和调搏电路7的组合调搏除纤颤单元5。单元5选择性地将除纤颤脉冲或调搏脉冲发送到病人身上。可埋入系统通常对调搏和除纤颤使用独立的电极。例如，在第5,048,521号美国专利中披露了一种可埋入的组合除纤颤器/调搏器。自然，具有独立除纤颤电路和调搏电路会增加单元的成本和大小。此外，由于可埋入除纤颤器和调搏器通常施加相对低的能量脉冲，所以这种可埋入单元的输出电路通常不适合用于外部单元。
本发明所涉及的装置可以克服外部调搏/除纤颤电路的上述以及其它缺点。更具体地说，本发明涉及既可以将高能双相除纤颤脉冲又可以低能调搏脉冲应用到病人身上的外部调搏器/除纤颤器的单一输出电路。
根据本发明，提供了一种具有既可以产生除纤颤脉冲又可以产生调搏脉冲的输出电路的外部除纤颤器/调搏器。输出电路含有“H”形排列的4条引线(以下简称“H电桥输出电路”)。输出电路的各引线均含有固态开关。通过选择性地接通H电桥输出电路的开关对，可以将双相或单相除纤颤脉冲和调搏脉冲施加到病人身上。
根据本发明的一个方面，H电桥输出电路的3条引线上的开关为可控硅整流器(SCR)。在这三条引线中的各引线中均使用一个SCR。第4条引线上的开关为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。旁路电路可以通过相对小的调搏电流，调搏电流通常小到不足以触发导通相对大的除纤颤电流所需要的SCR。此外，利用旁路电路就可以不需要独立除纤颤输出电路和调搏输出电路。
根据本发明的另一个方面，H电桥输出电路具有两条IGBT引线和两条SCR引线。第二条IGBT引线使除纤颤脉冲与调搏脉冲的极性相反。在一个实施例中，通过调节储能电容器上的电压调节调搏电流。
根据本发明的又一个方面，不使用旁路电路，而是使用可调节电流源提供调搏电流。将此电流源连接到储能电容器。在一个实施例中，电流源为在线性范围内运行的IGBT。
根据本发明的又一个方面，所有H电桥引线均由IGBT实现。在此方面允许产生双相调搏脉冲。此外，通过在线性范围内对IGBT施加偏压，IGBT可以作为电流源使用以控制调搏脉冲。这样就可以不需要旁路电路或独立电流源。
通过以下结合下列附图的详细说明，本发明的上述方面以及许多其它优势将变得更加明显。
图1示出传统合并除纤颤器/调搏器单元的方框图；图2示出根据本发明实施例的具有一个输出电路的组合除纤颤器/调搏器单元的方框图；图3示出图2所示的合并除纤颤器/调搏器单元运行过程的流程图；图4示出图2所示的合并除纤颤器/调搏器单元的更详细方框图；图5示出图4所示的方框图的原理图；图6示出图5所示的合并除纤颤器/调搏器单元的运行过程的流程图；图7示出根据本发明一个实施例的图5所示的合并除纤颤器/调搏器单元产生的波形的示意图；图8示出根据本发明的合并除纤颤器/调搏器单元的另一个实施例的方框图；图9示出根据本发明一个实施例示于图8的合并除纤颤器/调搏器单元产生的波形的示意图10示出根据本发明一个实施例用于线性控制IGBT的IGBT驱动装置的原理图；图11示出图8所示的合并除纤颤器/调搏器单元的运行过程的流程图；图12示出根据本发明又一个实施例的合并除纤颤器/调搏器单元的方框图；图13示出图12所示的合并除纤颤器/调搏器单元产生的各种波形的示意图。
图14示出根据本发明又一个实施例的合并除纤颤器/调搏器单元的方框图；图15示出根据本发明一个实施例的测流电路的电路图。
图2示出根据本发明一个实施例的外部合并除纤颤器/调搏器8的方框图。合并外部除纤颤器/调搏器8包括控制电路10、H电桥14、电极15a和15b、充电电路18以及储能电容器24。
除纤颤器/调搏器8以如下方式互联。将控制电路10连接到充电电路18和H电桥14。将充电电路18连接到储能电容器24。将H电桥14连接到储能电容器24的电极，并且还连接到电极15a和15b。电极15a和15b用于控制除纤颤脉冲和调搏脉冲经皮施加到病人身上。下面将结合图3说明除纤颤器/调搏器8的运行过程。
图3示出除纤颤器/调搏器8的运行过程的流程图。参考图2和图3，除纤颤器/调搏器8以如下方式运行。在步骤70，除纤颤器/调搏器8判别调搏脉冲或除纤颤脉冲是否适合此病人。换句话说，用户可以进行此判定过程。如果调搏脉冲适合，则在下一步骤71，配置除纤颤器/调搏器8以产生调搏脉冲。例如，在步骤71，控制电路10可以控制充电电路18对储能电容器24进行充电达到调搏要求的电压。然后，在下一步骤72，除纤颤器/调搏器8利用H电桥14产生调搏脉冲。如下所述，可以对控制电路10进行配置以控制H电桥14产生不同极性的单相调搏脉冲或双相调搏脉冲。
在下一步骤73，确定除纤颤器/调搏器8是否保持调搏模式。如果除纤颤器/调搏器8保持调搏模式，则处理过程返回步骤71。否则，执行步骤74，在步骤74，外部合并除纤颤器/调搏器8返回备用模式。
相反，如果在步骤70确定除纤颤脉冲适合，则在步骤75，对除纤颤器/调搏器8进行配置以产生除纤颤脉冲。在下一步骤76，除纤颤器/调搏器8利用H电桥14产生除纤颤脉冲。以下将结合图4进一步说明除纤颤脉冲的产生过程。然后，在步骤77，处理过程返回备用模式。
图4示出被连接到病人16的外部合并除纤颤器/调搏器8的更详细方框图。除纤颤器包括通过充电电路18与储能电容器24相连的微处理器20。本技术领域的其它技术人员懂得可以利用多电容器网络(即具有以串联和/或并联连接的电容器)实现储能电容器24。在除纤颤器的运行过程中，微处理器20利用控制线25上的信号控制充电电路18对储能电容器24进行充电达到要求的电压值。为了监视充电过程，利用测量线47和测量线48以及控制线49将微处理器20连接到定标电路22。利用电桥线28将定标电路22连接到储能电容器24的负极引线，利用导线30将定标电路22连接到储能电容器24的正极引线。时钟电路21也连接到微处理器20。
定标电路22用于将储能电容器24的电压降低到微处理器20可监视的范围内。以下将简要说明定标电路22，并且在1997年3月5日提交的、第08/811,834号、申请标题为“Method and Apparatus forVerifying the Integrity of an Output Circuit Before and DuringApplication of a Defibrillation Pulse”的美国专利申请中对定标电路作了更详细的说明，这里一并引用供参考。可以将储能电容器24充电达到一定电压范围，并根据病人情况和其它参数选择电压值。储能电容器24的电容量优先在150μF至200μF范围内。为了产生从外部应用到病人身上的必需除纤颤脉冲，对储能电容器24进行充电使其电压达到100伏至2,200伏之间。为了检测储能电容器24已选电压的微小百分比变化，对定标电路22进行调节以测量不同电压范围。微处理器20在测量线48上测量调节输出。
充电到要求的电压后，可以以除纤颤脉冲的形式将存储在储能电容器24内的能量释放到病人身上。设置H电桥14以控制能量从储能电容器24传输到病人16。H电桥14是包括4个开关31、32、33和34的输出电路。各开关均被连接到以H形排列的输出电路的引线内。利用电桥线26，开关31和开关33通过保护部件27连接到储能电容器24的正极引线。保护部件27具有电感特性和电阻特性可以限制储能电容器24的电流变化和电压变化。利用电桥线28将开关32和开关34连接到储能电容器24。病人16通过顶点线17连接到H电桥14的左侧，通过胸骨线19连接到H电桥14的右侧。如图4所示，顶点线17和胸骨线19通过病人隔离继电器35分别连接到电极15a和15b。微处理器20通过控制线42a、42b、42c和42d分别连接到开关31、32、33和34，并通过控制线36连接到病人隔离继电器35。旁路电路40被连接在电桥线26与顶点线17之间。连接旁路电路40通过控制线42e从微处理器20接收控制信号。如下所述，当传输调搏脉冲时，旁路电路40通过转接到旁路开关33实现。
通过控制线利用微处理器20产生的适当控制信号可以使开关31至34适当断开和闭合并断开旁路电路40，这样可以使H电桥14将能量以除纤颤脉冲的形式从储能电容器24传递到病人16。
同样，微处理器20通过适当使用控制信号可以使开关31至34适当断开和闭合并接通旁路电路40，这样就允许H电桥14将能量以单相调搏脉冲的形式从储能电容器24传递到病人身上。因为使用SCR实现此开关，所以需要旁路电路40为开关SW33建立旁路。更具体地说，对于控制除纤颤能量所要求的大小，通常，典型的调搏脉冲电流不能触发SCR。
H电桥14的优选电路结构示于图5。H电桥14利用4个输出开关SW1至SW4将能量从储能电容器24传递到病人16。开关SW1、SW3和SW4为半导体开关，最好为可控硅整流器(SCR)。开关SW2是开关SW2A和SW2B的串联组合，开关SW2A和SW2B最好均为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在此实施例中，IGBT为California ClaraSanta的IXYS公司推出的IXHS 1718型IGBT。两个IXHS 1718型IGBT“串联”使用以承受在H电桥14的开关SW2之间可能出现的最高电压，因为施加在开关SW2上的电压被两个IGBT分压。换句话说，具有足够额定电压的单个IGBT可以用于可以使用这种IGBT的输出电路中。可以将开关SW1至SW4从断开(非导通)状况转换到闭合(导通)状况。
在除纤颤模式下，除纤颤器/调搏器8产生双相除纤颤脉冲用于施加到病人16。最初，开关SW1至SW4断开。开始在微处理器20的监视下对储能电容器24进行充电(如图4所示)。当储能电容器24被充电达到已选能量值并且病人隔离继电器35闭合时，开关SW1和SW2被接通以利用顶点线17和胸骨线19连接储能电容器24用于将除纤颤脉冲的第一相施加到病人16。存储的能量从导线26上的储能电容器24的正极端通过开关SW1和顶点线17、经过病人身体16返回通过胸骨线19和开关SW2到达导线28上的储能电容器24的负极端。因此，双相脉冲的第一相为从顶点到病人16的胸骨的正脉冲。
在储能电容器24被充电之前，开关SW2被偏置准备应用双相脉冲的第二相。一旦开关SW2被偏置，开关SW1也将变成非导通，因为SCR的电压降为0。
双相除纤颤脉冲第一相结束后，接通开关SW3和SW4以开始双相脉冲第二相。开关SW3和SW4提供对病人16施加负除纤颤脉冲的电流路径。能量从导线26上的储能电容器的正极通过开关SW3和胸骨线19，经过病人16，然后通过顶点线17和开关SW4返回到导线28上的储能电容器24的负极。因此，除纤颤脉冲第二相的极性与双相脉冲第一相的极性相反。通过接通开关SW1为电容器上的剩余能量提供通过开关SW1和开关SW4的短路路径可以将双相脉冲第二相截尾。储能电容器24放电后，开关SW1至SW4断开。然后，断开病人隔离继电器35。之后，可以重新对储能电容器24进行充电为除纤颤器/调搏器8对病人施加另一个除纤颤脉冲或施加调搏脉冲作准备。
如上所述，通过对控制线42a、42b、42c和42d应用适当控制信号，可以将4个输出开关SW1至SW4从断开(非导通)状态转换到闭合(导通)状态。为了允许SCR和IGBT接通或关断外部除纤颤器内的高电压，将特定开关驱动电路51、52、53和54分别连接到开关SW1至SW4。控制线42a、42b、42c和42d被连接到开关驱动电路51、52、53和54以允许微处理器20对开关的状态进行控制。
开关驱动电路51、53和54相同。为了说明问题，这里仅说明开关驱动电路51的结构和运行过程。本技术领域的其它技术人员知道开关驱动电路53和54以相同的方式运行。
开关驱动电路51包括控制开关SW11、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容器C11、二极管D11以及高压变压器T11。将电阻R11连接到正电压源V’+与变压器T11初级线圈的点端之间，将电容器C11连接到地与变压器T11初级线圈的点端之间。将电阻R12连接到变压器T11初级线圈的非点端与控制开关SW11的漏极之间。电阻R11和R12以及电容器C11对变压器T11初级线圈上电流进行限流对变压器T11初级线圈的电压的波形进行整形。控制开关SW11的源极接地，控制栅极开关SW11被连接到控制线42a。
在变压器T11的次级线圈，二极管D11的阳极被连接到变压器T11次级线圈的点端，而二极管D11的阴极被连接到SCR栅极开关SW1。电阻R13被连接到二极管D11的阴极与变压器T11次级线圈的非点端之间。变压器T11次级线圈的非点端被连接到SCR开关SW1的阴极。
为了接通开关SW1，在控制线42a上提供振荡控制信号。在第一实施例中，振荡控制信号为脉冲串。脉冲串控制信号重复接通和断开控制开关SW1。这样就在变压器T11的初级线圈产生变化的电压。电压先被变压器T11降压并被二极管D11整流，然后施加到SCR栅极开关SW1。在优选实施例中，发现控制线42a上10％的循环使用脉冲串足以将SCR开关SW1保持在导通状态。只要将控制信号施加到开关驱动电路51，开关SW1就将保持导通状态。即使通过相对低的除纤颤电流，开关SW1仍保持导通状态。在一个实施例中，一旦被触发或被锁定接通，即使SCR的栅极电压被接地，SCR通常保持导通状态直到通过SCR的电流降低到低于最小电流。因此，当通过SCR开关的电流不是90mA或更大时，SCR不导通。因此，实际上，SCR通常不能用于调搏应用。
为了闭合开关SW2的IGBT开关需要使用不同的开关驱动电路。开关驱动电路52包括电容器C21、变压器T21、两个相同的开关驱动电路52A和52B，一个电路对应于一个IGBT。变压器T21的初级线圈，电容器C21被连接在控制线42b与变压器T21初级线圈的非点端之间。变压器T21的初级线圈的点端接地。
变压器T21有两个次级线圈T21A和T21B，各用于开关驱动电路52A和52B。开关驱动电路52A和52B相同，并且这里只说明开关驱动电路52A的结构和运行过程。开关驱动电路52A包括二极管D21、D22、D23和D24、齐纳二极管ZD21、电容器C22、C23、C24和C25、电阻R21、R22、R23和R24、PNP开关SW23以及SCR开关SW22。
将二极管D21、D22和D23的阳极连接到变压器T21的次级线圈T21A的非点端。将二极管D21和D22的阴极连接到IGBT开关SW2A的栅极。将电阻R21和电容器C22连接到变压器T21次级线圈T21A的点端与二极管D23的阴极之间。SCR开关SW22的阳极和齐纳二极管ZD21的阴极连接到IGBT开关SW2A的栅极，SCR开关SW22的阴极和齐纳二极管ZD21的阳极连接到变压器T21次级线圈T21A的点端，并且还连接到IGBT开关SW2A的发射极。
电阻R23和电容器C24连接到IGBT开关SW2A的栅极与PNP开关SW23的发射极之间。电阻R24和电容器C25连接到PNP开关SW23的发射极与变压器T21的次级线圈T21A的点端之间。SCR开关SW22的栅极连接到PNP开关SW23的集电极。电阻R22连接到PNP开关SW23的集电极与变压器T21次级线圈T21A的点端之间。电容器C23连接到PNP开关SW23的发射极与基极之间。二极管D24的阳极连接到PNP开关SW23的基极，并且二极管D24的阴极连接到二极管D23的阴极。
为了闭合IGBT开关SW2A，在控制线42b上提供振荡控制信号。在此实施例中，振荡控制信号为脉冲串。脉冲串控制信号被变压器T21升压并被施加到开关驱动电路52A的输入端。在控制线42b上存在控制信号正脉冲期间，二极管D21和D22将通过次级线圈T21A流到充电电容器C24和C25的电流整流。正如以下所详细说明的那样，会有一些电流通过二极管D23流到充电电容器C22。
电容器C21限制变压器T21初级线圈内的电流，这样就相应地限制了次级线圈内的电流。次级线圈内的电流决定电容器C24和C25的充电时间。由于电容器C24和C25承受的电压即IGBT开关SW2A的栅极上承受的电压，电容器C24和C25上电压的缓慢积累会使IGBT开关SW2A缓慢接通。可以这样选择充电电流，即与快速接通SCR开关SW1、SW3和SW4比较，相对缓慢地接通IGBT开关SW2A。因为IGBT开关与SCR开关SW3位于H电桥14的同一侧，所以要求缓慢接通IGBT开关SW2A。控制线42c上的控制信号对SCR开关SW3进行控制，但是由于SCR开关的性质，如果SCR开关SW23上的电压急剧发生变化，SCR开关会偶然接通而与控制线42c上的控制信号无关。因此，如果IGBT开关SW2A和SW2B接通得太快，则引起SCR开关SW3上的电压变化率会偶然导致SCR开关SW3接通。
通过调节电容器C24和C25的最高电压，齐纳二极管ZD1可以保护IGBT开关SW2A。如果没有齐纳二极管ZD21，则IGBT开关SW2A上的电压会升高到可能损坏IGBT开关SW2A的程度。
还是在控制线42b上存在脉冲串控制信号正脉冲期间，二极管D23对通过次级线圈T21A流到电容器C22的电流进行整流。在脉冲串控制信号的各正脉冲充电到电容器C22上的电荷保持PNP开关SW23上的电压高于接通PNP开关的电压。如果开关上的基极电压降到低于阈值电压，就会接通PNP开关SW23。如下所述，只有当IGBT开关SW2A将被断开时，才接通PNP开关SW23。另外还设置电容器C23和二极管D24以防止接通PNP开关SW23。电容器C23作为高频滤波器可以防止开关驱动电路52A的高频驱动脉冲引起PNP开关SW23误接通。二极管D24防止产生会反向击穿PNP开关SW23的大负基极-发射极电压。
由于有时电容器C22的放电过程是在控制线42b上的控制信号的正脉冲之间通过电阻R21进行的，所以电阻R21必须足够大以致可以限制在脉冲之间电容器C22输出的放电电流。限制电流可以防止电容器C22上的电压降低到低于在控制信号脉冲之间足以接通PNP开关SW23的阈值电压。为了在正脉冲结束时将电容器C22恢复到其充分充电电压，所以，在控制线42b上的脉冲串控制信号的正脉冲期间，电容器C22的充电必须足以平衡由于先前正脉冲引起的放电。
在优选实施例中，已经发现在控制线42b上的25％循环使用的2MHz脉冲串控制信号足以使IGBT开关SW2A和SW2B保持导通状态。只要存在控制信号，开关就保持导通状态，而与流过开关的电流无关。相反，当不存在控制信号时，IGBT开关SW2A和SW2B将不导通。
当出现除纤颤器/调搏器8的用户将两个减震踏板互相接触放置的不良情况时，通常在H电桥14内产生最大电流。当这种情况发生时，在顶点线17和胸骨线19之间产生短路电流。在发生短路期间，瞬时电流会达到400安培。在此实施例中，为了适应短路电流又不损坏IGBT开关SW2A和SW2B，利用30伏的栅极电压对IGBT开关SW2A和SW2B施加偏置电压。由于以脉冲形式使用IGBT开关，所以以30伏的栅极电压对IGBT施加偏置电压是成功的。如果通过在IGBT开关SW2A和SW2B的栅极上施加30伏电压来长期连续驱动IGBT开关SW2A和SW2B，则会损坏IGBT开关SW2A和SW2B，但是在H电桥14中，仅在非常短暂的时间内以30伏电压驱动IGBT开关SW2A和SW2B。
与缓慢接通IGBT开关SW2A和SW2B的情况相反，IGBT开关SW2A和SW2B的断开过程是快速完成的。因为在断开时，与敏感SCR开关偶然被接通无关，所以可以快速断开IGBT开关SW2A和SW2B。此外，如果IGBT开关之一在另一个IGBT开关被断开之前无意中被断开，则快速断开会缩短IGBT开关承受高电压的时间。
当控制线42b上的脉冲串控制信号消失时，断开IGBT开关SW2A和SW2B。如果变压器T21次级线圈内不再感应正电压脉冲，则驱动电路52A和52B开始断开处理。此外，由于这些驱动电路实质上相同，所以这里仅利用驱动电路52A对断开处理进行说明。
在断开过程中，电容器C22开始通过电阻R21放电。由于电容器C22与电阻R21的RC时间常数比电容器C24和C25与电阻R23和R24的时间常数小得多，所以电容器C22的放电过程比电容器C24和C25的放电过程快得多。当电容器C22的电压下降到低于阈值电压时，PNP开关SW23被接通。阈值电压与PNP开关SW23的基极接通电压加上通过二极管D24的压降相同。一旦PNP开关SW23被接通，电容器C25输出的放电电流开始流过此开关。当电流增大时，电阻R22上的电压也相应地增大。当电阻R22上的电压足够高时，SCR开关SW22被接通，对存储在电容器C24和C25内的剩余电能提供短路路径。电容器C24和C25的快速放电会导致IGBT开关SW2A栅极电压的相应快速下降，并快速断开IGBT开关SW2A。与电容器C24和C25并联设置电阻R23和R24以控制电容器C24和C25上的分压。
我们知道专用驱动电路52A和52B允许将IGBT用于外部除纤颤器/调搏器8，在有SCR的情况下，除纤颤器/调搏器8必须接通或断开极高的电压。驱动电路可以将用于接通或断开200焦耳或更高能量的除纤颤脉冲所需的部件减少到最少。除了导通与高能除纤颤脉冲有关的大电流之外，IGBT还可以导通与低于50焦耳的除纤颤脉冲有关的小电流。
如图5所示，还分别将各开关SW1至SW4并联连接到开关保护电路61、62、63和64。开关保护电路用于防止寄生电压尖峰破坏H电桥14内的开关。开关保护电路61、63和64相同，因此这里只对开关保护电路61的结构和运行过程进行说明。开关保护电路61包括二极管D12。二极管D12的阴极连接到SCR开关SW1的阳极，二极管D12的阳极连接到SCR开关SW1的阴极。二极管D12可以防止SCR开关SW1受到由于电缆或负载电感产生的负感尖峰冲击。
开关保护电路62包括两个相同开关保护电路62A和62B，开关保护电路62A和62B分别保护IGBT开关SW2A和SW2B。由于开关保护电路62A和62B相同，所以这里仅对开关保护电路62A的结构和运行过程进行说明。开关保护电路62A包括二极管D24和电阻R23。电阻R23连接到IGBT开关SW2A的集电极与发射极之间。二极管D24的阴极连接到IGBT开关SW2A的集电极，而二极管D24的阳极连接到IGBT开关SW2A的发射极。
二极管D24与上述二极管D12的运行过程相同，即它可以防止IGBT开关SW2A受到负感尖峰冲击。当H电桥14不工作时，电阻R23(结合电阻R23’)确保两个IGBT开关SW2A和SW2B上的电压被等分。由于受到当前IGBT技术的限制(当前IGBT技术使得各IGBT开关的额定电压局限在1200V)，所以重要的是对IGBT开关SW2A和SW2B上的电压进行分压。在总最高电压为2200V的系统中，通过对各IGBT开关上的电压进行分压可以满足最高额定电压。
保护部件27还可以对开关提供额外保护，保护部件27既具有电感特性又具有电阻特性。在一个实施例中，利用提供感性电阻的电阻线线圈实现保护电路27。保护部件27限制施加到SCR开关SW1、SW3和SW4的电压的变化率以及流经它们的电流的变化率。不希望在SCR开关上施加的电压的变化率太高，因为这样会导致SCR开关偶然被接通。例如，由于SCR开关SW1和SW4位于H电桥14的相同侧，所以随时可以突然接通SCR开关SW4，另外还会在SCR开关SW1上产生急剧电压变化。为了避免急剧电压变化，当SCR开关SW4被接通时，保护部件27可以降低SCR开关SW1上的电压变化率。此外，流过太高的电流会破坏开关SW1、SW3和SW4，而保护部件27限制流过H电桥14的电流。因此，使用保护部件27可以减少对要求连接到开关SW1、SW3和SW4上的附加保护部件的需要。
我们知道上述H电桥14的重要优势是它允许外部除纤颤器/调搏器8产生高能双相波形并将产生的高能双相波形施加到病人身上。对于提供单相波形的现有除纤颤器，放电的行业标准能级大于200焦耳。上述电路允许以双相波形将相同的能量(大于200焦耳)施加到病人身上，因此可以对更广范围的病人提供更可靠的除纤颤效果。同时，该电路引入专用分压电路后，甚至可以允许将非常低能的双相波形(低于50焦耳)传送到病人身上。
上述除纤颤方式运行过程与未决的但通常会赋予的、由J.L.Sullivan等于1997年3月5日提交的、标题为“H-Bridge Circuit ForGeneratin A High-Energy Biphasic Waveform In An ExternalDefibrillator”的第08/811,833号美国专利申请中披露的外部除纤颤电路的运行过程相同。在以与第08/811,833号专利申请披露的除纤颤器相同方式运行时，除纤颤器/调搏器8的此实施例产生具有正第一相和负第二相的双相除纤颤脉冲(从顶点线17到胸骨线19进行测量)。
图6所示的流程图说明调搏模式下除纤颤器/调搏器8的此实施例的运行过程。根据本说明，本技术领域的其它技术人员，不需要具有过多的经验，就可以编写由控制电路10的微处理器20执行的软件程序或固件程序以完成图6所示的功能。参考图4、图5和图6，除纤颤器/调搏器8以如下方式运行。首先，断开开关SW1至SW4以及旁路电路40。一旦在步骤80在调搏模式下进行偏置，则控制电路10判定是否产生调搏脉冲。如果不产生调搏脉冲，则在步骤81，处理过程返回备用模式。然而，如果将产生调搏脉冲，则在下一步骤82，控制电路10控制充电电路18对储能电容器24进行充电使其电容器电压达到约25伏至300伏。如下所述，电容器电压将根据对未定调搏脉冲要求的调搏电流变化。
在下一步骤83，控制电路10使旁路电路40内的继电器K4闭合。在一个实施例中，继电器K4由Potter-Bromfield,Princeton,Indiana推出的两个RTD19005型继电器实现。当继电器K4闭合时，就形成在储能电容器24的正极通过导线28、通过电阻R4、通过继电器K4然后达到顶点线19的导通路径。因此，开关SW3成为旁路。电阻R4约为500欧姆以有助于限制减震踏板接触时产生的短路电流。
在下一步骤85，控制电路10对IGBT开关SW2A和SW2B施加脉冲以允许将单相调搏脉冲施加到病人16。在此实施例中，控制电路10将对IGBT开关SW2A和SW2B施加脉冲的时长控制到等于要求的单相调搏脉冲时长。对于给定电容值的储能电容器24，调搏脉冲的减少将根据病人阻抗变化。
在步骤87，当将调搏脉冲施加到病人16时，控制电路10测量调搏电流。在一个实施例中，通过监测通过电阻R4的压降测量调搏电流。换句话说，通过监测储能电容器24的电压变化测量调搏电流。在下一步骤89，控制电路20确定下一个调搏脉冲需要的储能电容器24上的电容器电压。在此实施例中，下一个调搏脉冲的电流约增加5mA。即在调搏期间，调搏电流以5mA递增直到调搏脉冲足以使心脏肌肉收缩或达到约为200mA的最大值。然后，处理过程返回步骤80以产生下一个调搏脉冲。
此实施例产生的调搏脉冲为正脉冲(从顶点线17到胸骨线19测量)。然而，因为调搏脉冲的极性会影响调搏捕获阈值，通常情况是产生负调搏脉冲。通过简单接通或断开顶点线17和胸骨线19，可以产生负调搏脉冲。图7示出根据此变换实施例产生的波形。波形90代表利用此变换实施例产生的双相除纤颤脉冲，而波形91代表单相调搏脉冲序列。由于在此实施例中顶点线17和胸骨线19的接通和断开除纤颤波形90具有负第一相93和正第二相94。调搏波形91具有负单相脉冲96、97等等。尽管在图7中未示出，但是双相波形会在第一相和第二相之间具有接近0伏的小延迟部分。
尽管此变换实施例产生负调搏脉冲，但是除纤颤脉冲相位的极性却相反。对电流进行研究发现单相除纤颤脉冲的极性并不重要。此发现适合于双相除纤颤脉冲。因此，此实施例可以有效应用于此领域。
图8示出可以用于产生极性相反的除纤颤脉冲和调搏脉冲的H电桥14的变换实施例方框图。除了图8所示的实施例使用IGBT实现开关SW4之外，图8所示的实施例与图5所示的实施例相同。因此，图8所示的开关SW1、SW2和SW3以及驱动电路51、52和53的实现方式与图5所示的实施例内的开关SW1、SW2和SW3以及驱动电路51、52和53实现方式相同。因为开关SW4为IGBT开关，所以开关驱动电路54A实质上与用于驱动IGBT开关SW2的开关驱动电路52相同。此外，图8所示的实施例利用开关驱动电路54A和电路源电路50代替图5所示的开关驱动电路54和旁路电路40。
在一个实施例中，利用IGBT电路70实现电流源电路50。因为该电流源电路必须强到足以承受在除纤颤模式使用的相对大的电压，所以使用IGBT电路。IGBT电路70连接到导线26和电阻R4。在此实施例中，电阻R4约为10Ω。电阻R4还被连接到胸骨线19。当导通时，IGBT电路70提供从导线26开始到电阻R4然后到胸骨线19的电流路径。开关驱动电路71被连接到控制线42e和IGBT开关70的栅极。根据从控制线42e接收的由控制电路10产生的控制信号，开关控制电路71断开或接通IGBT电路70。此外，在此实施例中，连接控制电路10(如图4所示)以监视在调搏模式期间通过导线72和73施加到电阻R4的电压。对控制电路10(如图4所示)进行配置以通过控制线42e提供控制信号，然后对开关驱动电路71进行控制以在线性范围内运行IGBT电路70，这样就可以将IGBT电路70导通的电流调节到要求的电流值。因为即使当病人阻抗在脉冲之间发生变化时并且不根据储能电容器24的放电电能调节时仍可以将此电流保持在固定峰值电流，所以这里将此技术称为恒流调搏。以下将结合图10进一步说明开关驱动电路71。
在除纤颤模式下，电流源电路50被断开，而开关SW1和SW2被接通以产生双相除纤颤脉冲的第一相。如图9所示，此开关顺序产生具有正第一相93’的双相除纤颤波形90’。为了产生第二相，将开关SW2断开。如上所述，对于图5所示的实施例，断开开关SW2会导致开关SW1断开。然后将开关SW3和SW4接通。因此，图9所示的第二相93’为负。实质上，开关SW1、SW2和SW3以上述图5所示的实施例相同的方式被断开和接通。实质上，开关SW4以开关SW2相同的方式被断开和闭合。
在调搏模式，电流源电路50和开关SW4被接通。控制电路10(如图4所示)控制电流源电路50以对胸骨线19提供要求的调搏电流值。如上所述，通常对于各连续调搏脉冲调搏电流增加5mA直到该脉冲可以使心脏肌肉收缩为止。控制电路10(如图4所示)控制开关SW4在要求的调搏脉冲时长被接通。因为在此实施例中利用IGBT实现开关SW4(相反，在图5中使用SCR)，所以即使对于相对小的调搏脉冲电流，开关SW4仍导通。因此，如图9所示，波形91的脉冲96和97为负脉冲。图8所示的实施例优势是允许产生具有正第一脉冲和负第二脉冲的双相除纤颤脉冲，同时还允许产生负单相调搏脉冲。
换句话说，可以对控制电路10(如图4所示)进行配置以调节施加在储能电容器24上的电压，而不是调节电流源电路50提供的电流。在此变换实施例中，控制电路10(如图4所示)可以估计为了产生具有要求调搏电流的下一个调搏脉冲需要的电容器电压。此外，电流源电路50将作为开关运行。因此，开关驱动电路71与开关驱动电路52(如图5所示)相同。在此变换实施例中，电阻R4的电阻值会增加到500Ω或更高以实现更好的电流调节。在此变换的电容器电压调节技术的另一个实施例中，可以用旁路电路40(如图5所示)替代电流源电路50，在旁路电路40中使用相对廉价的继电器电路替代相对昂贵的IGBT电路。在电流源调节技术与此电容器电压调节技术之间的差别更清楚地示于图11。
图10示出用于对IGBT施加偏置电压以在线性范围内运行从而对IGBT导通的电流进行控制的IGBT开关驱动电路71的一个实施例。在此实施例中，开关驱动电路71包括运算放大器75、电阻76和77、电容器78以及二极管79。
开关驱动电路71以如下方式互联。运算放大器75具有与控制线42e相连的同相输入端。运算放大器75的输出端连接到电阻76的一端。电阻76的另一端连接到IGBT 70的栅极。电阻77连接到运算放大器75的反相输入端与IGBT 70的漏极之间。电容器78和二极管79连接到运算放大器75的输出端与反相输入端之间，并且这样连接二极管79，即允许电流从运算放大器75的反相输入端流到运算放大器75的输出端。
开关驱动电路71利用反馈原理控制IGBT 70在线性范围内运行以获得要求的输出电流。如上所述，控制电路10(如图4所示)监测IGBT 70通过电阻R4输出的电流并对控制线42e上的控制信号的电压进行控制以获得要求的电流。电容器78可以使开关驱动短路71具有积分器的功能，其输出信号为IGBT 70的漏极电压。因此，当控制线42e的电压为0时，运算放大器75的输出电压也为0，并使IGBT 70不导通。
当控制线42e上的电压相对于运算放大器75的反相输入端的电压为正时，“积分器”进行运算以增加增加其输出端的电压，这样反过来又可以使IGBT 70在漏极更能导通并提升电压。因为此漏极电压被反馈到运算放大器75的反相输入端，所以“积分器”仅增加其输出电压直到漏极电压等于同相输入端的电压。即，运算放大器的“虚拟接地”作用使“积分器”快速驱动等于控制线42e上的电压的漏极电压。
相反，当控制线42e上的电压相对于运算放大器75的反相输入端的电压为负时，“积分器”进行运算以降低运算放大器75的输出端电压，这样反过来又使IGBT 75变得具有更低的导通性并且快速驱动实际上等于控制线42e上的电压的IGBT 70的漏极电压。二极管79用于防止IGBT 70上的电压比IGBT 70的栅极电压高出的压差大于二极管阈值电压。
因此，当控制电路10(如图4所示)希望增加IGBT 70的输出电流时，控制电路10可以增加控制线42e的电压。如上所述，增加控制线42e的电压会导致IGBT 75的输出电流增高。然后，控制电路10在监测电阻R4的电压过程中对IGBT 75的输出电流进行检测。当输出电流达到要求的电流值时，控制电路10(如图4所示)可以停止增加控制线42e的电压。相反，为了降低IGBT 70的输出电流，控制电路10(如图4所示)可以降低控制线42e上的电压，并导致IGBT 70的输出电压增高。当输出电流达到要求的电流值时，控制电路10(如图4所示)可以停止增加控制线42e上的电压。
图11示出图8所示的实施例在为了对电容器电压和电流源进行调节产生调搏脉冲时的运行过程的流程图。有时结合图6对步骤80至82进行了说明。在这种电容器电压调节技术中，控制电路10(如图4所示)完成步骤83’、85’、87’、和89’，这些步骤与上述结合图6说明的步骤83、85、87和89相同(不同之处在于用电流源电路50代替旁路电路40)。
在这种电流调节技术中，在步骤82之后，控制电路10(如图4所示)控制开关驱动电路71激活电流源电路50以在步骤84保证未决调搏脉冲具有要求的电流。然后，正如在电容器电压调节技术中那样，执行步骤85’和87’。在步骤88，控制电路10(如图4所示)确定需要对下一个脉冲产生要求的调搏电流的控制信号调节。如上所述，调搏电流通常以5mA递增直到达到最大值。
图12示出说明具有4个IGBT引线而没有SCR引线、并且优势是通过利用衡功率技术可以用于产生双相调搏脉冲或双相除纤颤脉冲的H电桥14的实施例的示意图。除了省略了电流源电路50并且开关SW1和SW3为实质上与IGBT开关SW2相同的IGBT开关外，此实施例与图8所示的实施例相同。此外，此实施例不包括SCR开关的开关驱动电路51A和53A(如图5所示)，而包括实质上与开关驱动电路71(如图10)所示相同的开关驱动电路51A和53A。具体地说，开关驱动电路51A和53A包括与电路71(如图10所示)相同的电路以使IGBT在线性范围内运行从而控制调搏电流。为了既产生除纤颤脉冲又产生调搏脉冲，以上述结合图8说明的相同顺序将开关SW1至SW4断开和闭合以产生除纤颤脉冲。然而，当产生调搏脉冲时，通过在线性范围内运行开关SW1和SW3的IGBT，控制电路10(如图4所示)对各后续调搏脉冲的电流值进行控制。在H电桥14的所有引线中使用IGBT开关会导通调搏脉冲内的相对较小的电流，而承受在除纤颤脉冲中使用的相对较大的电流。
为了产生具有正第一相和负第二相的双相脉冲，在第一相期间，开关SW1和SW2闭合，而开关SW3和SW4被断开。通过断开开关SW1和SW2并闭合开关SW3和SW4，可以产生负第二相。相反，为了产生相反极性的双相脉冲(即具有负第一相)，在第一相期间，开关SW3和SW4闭合而开关SW1和SW2断开。通过闭合开关SW1和SW2并断开开关SW3和SW4，可以产生正第二相。
图13示出利用H电桥14(如图12所示)的此实施例产生的两个除纤颤波形(即波形90和90’)和两个调搏波形(即波形91’和91”)。例如，H电桥14的此实施例可以产生具有正第一相93’和负第二相94’的双相除纤颤波形90’。H电桥14(如图12所示)还可以产生具有负第一相93和正第二相94的双相除纤颤波形90。H电桥14(如图12所示)还可以产生其各双相调搏脉冲分别具有负第一相98和正第二相99的双相调搏波形91’。H电桥14(如图12所示)还可以产生其各双相调搏脉冲分别具有负第一相98’和正第二相99’的双相调搏波形91”。
尽管在图13中未示出，但是本技术领域的其它技术人员明白通过适当控制开关SW1至SW4,H电桥14(如图12所示)还可以产生单相波形甚或其它多相波形。根据本发明，没有过多经验的本技术领域的其它技术人员可以提供供控制电路10(如图4所示)的微处理器20执行用于产生适当开关控制信号的适当软件程序和硬件程序。
图14示出H电桥14的又一个实施例的示意图。除了此实施例包括连接在储能电容器24与将电流从储能电容器24送到开关SW1至SW4的导线26之间的电流感测电路56之外，此实施例与图8所示的实施例相同。优势是此实施例通过线性操作开关SW2和SW4(或者，变换地，线性操作开关SW1和SW3)可以用于产生衡电流调搏脉冲。因此，与开关SW2和SW4(或者在变换实施例中与开关SW1和SW3)相连的开关驱动电路实质上与开关驱动电路71(如图10所示)相同。
在以除纤颤模式运行期间，控制开关SW1至SW4象开关那样运行(即不象电流源那样运行)。如上所述，对于图12所示的实施例，为了产生双相除纤颤脉冲，对控制电路10(如图4所示)进行配置以断开或闭合开关SW1至SW4，而与电流感测电路56感测的电流无关。
然而，在以调搏模式运行期间，电流感测电路56监测从储能电容器24流到导线26的电流并在导线57上产生表示电流值的电流感测信号。将控制电路10(如图4所示)连接到导线57，并根据检测的电流值这样调节控制线42d和42b上的控制信号，即允许IGBT开关SW2和SW4导通调搏脉冲各相的要求电流值。这样就可以利用控制电路10实现“飞击式”。当然，在开关SW1和SW3在线性区域内运行的变换实施例中，控制电路10(如图4所示)这样调节控制线42a和42c上的控制信号，即允许IGBT开关SW1和SW3导通调搏脉冲各相的要求电流值。
图15示出电流感测电路56的一个实施例。在此实施例中，电流感测电路56包括变压器T56、电阻58以及放大器59。对变压器T56的初级线圈进行连接使电流从储能电容器24流到导线26。因此，当电流流经变压器T56的初级线圈时，就有成正比的电流流过变压器T56的次级线圈并通过电阻58。将放大器59的输入端连接到电阻58的任一端，这样放大器59就可以在导线57上产生输出信号，该输出信号的电压随电阻58上的压降发生变化。如果已知放大器59和变压器T56的特性，则控制电路10(如图4所示)就可以产生将通过开关SW2和SW4的电流控制到要求调搏电流值的适当控制信号。
尽管对本发明的允许实施例进行了说明和描述，很明显，在本发明实质范围内，还可以进行多种变化。例如，可以用一条控制线和一个控制开关代替控制线42e和42d以及控制开关SW31和SW41来激活开关驱动电路53和54。此外，尽管以上已经对开关31、32、33和34的优选实施例进行了说明，但是可以理解可以设计其它的开关结构，例如用具有足够偏离电压的单个IGBT代替开关32。或者，还可以将其它半导体开关引入各引线以降低各开关必须接通或断开的电压。然而，如果要减小结果H电桥输出电路的大小和重量，优先使用上述结构。因此，在所附权利要求所述的本发明范围内，可以认为可以以不同于上述特定说明的方式实施本发明。此外，尽管对能量转移电路的H电桥配置进行了说明，但是也可以使用其它类型的能量转移电路。
权利要求
1．一种在以除纤颤模式产生除纤颤脉冲并以调搏模式产生调搏脉冲的外部单元内使用的电路，该电路包括一个储能电容器，具有第一电极和第二电极；一个充电电路，与储能电容器相连，其中对充电电路进行配置以对储能电容器充电；一个能量转移电路，与储能电容器相连，能量转移电路具有第一输出端和第二输出端，其中对能量转移电路进行配置以选择性地将储能电容器的第一电极和第二电极电连接到第一输出端和第二输出端；以及一个控制电路，与充电电路和能量转移电路相连，其中对控制电路进行配置以使充电电路对储能电容器进行充电达到预定电压，并且当储能电容器被充电时，控制能量转移电路将储能电容器的第一电极和第二电极连接到能量转移电路的第一输出端和第二输出端，这样能量转移电路就可以在除纤颤模式运行期间，利用存储在储能电容器内的能量在第一输出端和第二输出端提供除纤颤脉冲；在调搏模式运行期间，利用存储在储能电容器内的能量在第一输出端和第二输出端提供调搏脉冲。
2．根据权利要求1所述的电路，其中能量转移电路包括4条引线，能量转移电路的第一条引线包括第一IGBT开关电路而能量转移电路的第二、第三以及第四引线分别包括SCR开关电路。
3．根据权利要求2所述的电路，其中能量转移电路包括旁路电路，将旁路电路并联连接到能量转移电路的第三引线，并且其中在调搏模式运行期间对旁路电路进行配置以提供旁路能量转移电路的第三引线的导通路径，并在除纤颤模式运行期间对旁路电路进行配置以断开导通路径。
4．根据权利要求3所述的电路，其中所选择性提供的除纤颤脉冲为双相脉冲并且所提供的调搏脉冲为单相脉冲。
5．根据权利要求3所述的电路，其中在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以确定为了使后续提供的调搏脉冲获得预定电流对储能电容器进行充电的预定电压。
6．根据权利要求2所述的电路，其中H电桥电路包括电流源电路，将电流源电路并联连接到能量转移电路的第三引线，并且其中在调搏模式运行期间对电流源电路进行配置以对第一输出端提供可配置电流，并且在除纤颤模式运行期间对电流源进行配置以不对第一输出端提供电流。
7．根据权利要求6所述的电路，其中在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以使电流源电路提供具有预定电流值的可配置电流。
8．根据权利要求6所述的电路，其中电流源电路包括IGBT和电阻。
9．根据权利要求1所述的电路，其中能量转移电路包括4条引线，能量转移电路的第一引线和第二引线分别包括IGBT开关电路，而能量转移电路的第三引线和第四引线各包括SCR开关电路。
10．根据权利要求9所述的电路，其中H电桥电路包括旁路电路，将旁路电路并联连接到能量转移电路的第三引线，并且其中在调搏模式运行期间对旁路电路进行配置以提供旁路通过能量转移电路第三引线的导通路径，并且在除纤颤模式运行期间对旁路电路进行配置以断开导通路径。
11．根据权利要求10所述的电路，其中可选择性提供的除纤颤脉冲为具有第一极性第一相和第二极性第二相的双相脉冲，并且其中提供的调搏脉冲为具有第二极性的单相脉冲。
12．根据权利要求11所述的电路，其中在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以确定为了使后续提供的调搏脉冲获得预定电流对储能电容器进行充电的预定电压。
13．根据权利要求9所述的电路，其中H电桥电路包括电流源电路，将电流源电路并联连接到能量转移电路的第三引线，并且其中在调搏模式运行期间对电流源电路进行配置以对第一输出端提供可配置电流，并且在除纤颤模式运行期间对电流源电路进行配置以实质上不对第一输出端提供电流。
14．根据权利要求13所述的电路，其中在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以使电流源电路提供具有预定电流值的可配置电流。
15．根据权利要求13所述的电路，其中电流源电路包括IGBT和电阻。
16．根据权利要求1所述的电路，其中能量转移电路包括4条引线，能量转移电路的各引线分别包括IGBT开关电路。
17．根据权利要求16所述的电路，其中可选择提供的除纤颤脉冲和调搏脉冲为双相脉冲或单相脉冲。
18．根据权利要求17所述的电路，其中除纤颤脉冲为具有第一极性第一相和第二极性第二相的双相脉冲，并且其中调搏脉冲为具有第二极性的单相。
19．根据权利要求17所述的电路，其中除纤颤脉冲为具有第一极性第一相和第二极性第二相的双相脉冲，并且调搏脉冲也为具有第二极性第一相和第一极性第二相的双相脉冲。
20．根据权利要求16所述的电路，其中在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以确定为了使后续提供的调搏脉冲获得预定电流对储能电容器进行充电的预定电压。
21．根据权利要求16所述的电路，其中H电桥电路包括与储能电容器和控制电路相连的电流感测电路，并且其中当此电路提供调搏脉冲时对电流感测电路进行配置以检测储能电容器提供的电流值。
22．根据权利要求21所述的电路，其中当此电路提供调搏脉冲时，在调搏模式运行期间，对控制电路进行配置以使能量转移电路的第三引线和第四引线导通预定电流值。
23．根据权利要求13所述的电路，其中电流感测电路包括放大器、变压器和电阻。
24．一种在外部由单个单元对病人提供除纤颤脉冲或调搏脉冲的方法，该方法包括对储能电容器进行充电；在除纤颤模式运行期间，以除纤颤脉冲的形式将能量从储能电容器转移到病人身上；以及在调搏模式运行期间，以调搏脉冲的形式将能量由储能电容器转移到病人身上。
25．根据权利要求24所述的方法，其中在除纤颤模式和调搏模式中，能量转移电路用于将能量从储能电容器转移到病人身上。
26．根据权利要求24所述的方法，其中对储能电容器进行充电达到这样的预定电压，即，使调搏脉冲具有预定电流值。
27．根据权利要求24所述的方法，其中调搏脉冲为双相脉冲。
28．一种用于在外部在除纤颤模式运行期间对病人提供除纤颤脉冲而在调搏模式运行期间对病人提供调搏脉冲的装置，该装置包括一个储能电容器；用于对储能电容器进行充电的充电装置；开关装置，与储能电容器相连用于选择性将能量从储能电容器转移到病人身上；以及控制装置，在除纤颤模式运行期间，用于控制开关装置以除纤颤脉冲的形式将能量从储能电容器转移到病人身上，在调搏模式运行期间，用于控制开关装置以调搏脉冲的形式将能量从储能电容器转移到病人身上。
29．根据权利要求28所述的装置，其中开关装置包括能量转移电路，其中可以选择性地对能量转移电路进行配置以在除纤颤模式和调搏模式将能量从储能电容器转移到病人身上。
30．根据权利要求28所述的装置，其中对控制装置进行配置以使充电装置对储能电容器进行充电达到可以使调搏脉冲具有预定电流值的预定电压。
31．根据权利要求28所述的装置，其中调搏脉冲为双相脉冲。
全文摘要
外部除纤颤器/调搏器(8)包括输出电路(14),输出电路(14)具有以H电桥形式排列的4条引线。输出电路的各引线含有开关(SW1至SW4)。在除纤颤模式下,H电桥内的开关对选择性地接通或断开以产生双相除纤颤脉冲。有三个开关(SW1、SW3、SW4)为可控硅开关(SCR)。将栅极驱动电路(51、53、54)连接到SCR以对SCR施加这样的偏压,即允许SCR对控制信号作响应。一个开关(SW2)为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。将栅极驱动电路(52)连接到IGBT的栅极以缓慢闭合或快速断开IGBT。在调搏模式中,旁路电路或电流源电路用于提供旁路通过SCR开关(SW3)的电流路径,具有相对较低电流值的调搏脉冲不能触发SCR开关(SW3)。可以用IGBT代替一个SCR开关(SW4)以允许产生与除纤颤脉冲的第一相极性相反的调搏脉冲。
文档编号A61N1/39GK1323232SQ99812110
公开日2001年11月21日 申请日期1999年10月12日 优先权日1998年10月13日
发明者约瑟夫·L·萨利文, 理查德·C·诺娃, 劳伦斯·A·伯斯科娃 申请人:梅德特里奥尼克菲塞奥-康特尔制造公司