用于实现外部调搏和双相除纤颤的电路制造技术

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。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及产生刺激波形的装置，更具体地说，本专利技术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，附图说明图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。本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术，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。根据本专利技术的一个方面，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。根据本专利技术的另一个方面，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。根据本专利技术的又一个方面，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。根据本专利技术的又一个方面，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，本专利技术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示出根据本专利技术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示出根据本专利技术一个实施例的图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示出根据本专利技术的合并除纤颤器/调搏器单元的另一个实施例的方框图；图9示出根据本专利技术一个实施例示于图8的合并除纤颤器/调搏器单元产生的波形的示意图10示出根据本专利技术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示出根据本专利技术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示出根据本专利技术又一个实施例的合并除纤颤器/调搏器单元的方框图；图15示出根据本专利技术一个实施例的测流电路的电路图。图2示出根据本专利技术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。除纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫L萨利文，理查德C诺娃，劳伦斯A伯斯科娃，
申请(专利权)人：梅德特里奥尼克菲塞奥康特尔制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]