超短脉冲除颤器制造技术

本发明专利技术属于医疗器械技术领域，具体涉及一种除颤器。一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，还包括：一放电开关电路，设置于储能电容器和一对电极之前，用于控制储能电容器放电时间；一升压变压器，设置于放电开关电路和一对电极之间，升压变压器将储能电容器上的电压升至一预设幅度。本发明专利技术利用纳秒级至微秒超短脉冲电场进行除颤，由于脉冲作用时间，沉积在心室细胞上的能量少，降低了除颤脉冲对心肌细胞的破坏作用，减少心肌细胞的不可逆电穿孔损伤，同时也提高除颤的成率。除颤的成率。除颤的成率。

【技术实现步骤摘要】
超短脉冲除颤器


[0001]本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种除颤器。

技术介绍

[0002]心脏除颤器是利用电脉冲终止室颤恢复窦性心律的装置。作为一种复律心室颤动和室性心动过速等恶性心律失常的重要医疗电子设备，心脏除颤器已经在临床上得到了广泛的应用。然而，目前临床对这类患者的抢救成功率依然不尽人意。自专利技术1962年以来，提高除颤成功率和降低除颤副作用一直是人们推求的目标。
[0003]传统除颤器是基于电流对心肌细胞的电刺激原理，利用能量进行除颤的。这种除颤器的副作用可能包括增加发病率和死亡率、焦虑、疼痛和细胞损伤。1991年开始用双相波代替了30余年的单相波进行除颤，可使除颤能量大幅度下降，副作用减小。目前临床使用的除颤波形的脉冲宽度均为毫秒级，即除颤脉冲的持续时间在6～32ms之间。依据心肌的电刺激强度
‑
作用时间曲线，在该脉宽范围内进行电击除颤所需要的能量最低。毫秒波应需要数百焦耳的能量。虽然毫秒波可有效第终止室颤，但过宽的脉冲很容易造成心肌细胞的不可逆电穿孔，使心肌细胞的功能受到破坏。
[0004]室颤在体表心电图上的呈现波形不断改变形态幅度以及方向的行为，室颤时心室肌的电激动是完全随机无任何规律可言的，除极波在心室壁中随意游走，各自独立地改变形态和方向，室颤被描述为“狂暴的”或“混沌的”。
[0005]根据电穿孔原理，脉冲电场造成细胞膜上形成纳米级的孔洞，这些孔洞中断除极波在心室壁中随意游走状态，使室颤终止。脉冲宽度和脉冲次数共同决定心肌细胞的电穿孔结果，如果脉冲宽度多宽，次数过多，心肌细胞将发生不可逆电穿孔，造成心肌细胞的不可逆性损伤。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有的除颤器因除颤波形的脉冲宽度过宽，次数过多，容易发生不可逆电穿孔，造成不可逆性损伤的技术问题，目的在于提供一种超短脉冲除颤器。
[0007]一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，还包括：
[0008]一放电开关电路，设置于所述储能电容器和一对所述电极之前，用于控制所述储能电容器放电时间；
[0009]一升压变压器，设置于所述放电开关电路和一对所述电极之间，所述升压变压器将所述储能电容器上的电压升至一预设幅度。
[0010]本专利技术在除颤前，直流电源给储能电容器充电，将能量储存在储能电容器中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器中的电压情况。除颤时，放电开关电路工作，将储能电容器中的能量传递给升压变压器。升压变压器将储能电容器上的电压提升到一定的幅度，并通过一对电极施加在人体上。该电压在人体心脏上形成1500V/cm的脉冲电场，造成心
肌细胞膜的电穿孔，终止室颤。
[0011]所述储能电容器包括：
[0012]一电解电容，正极与所述直流电源的正极连接，负极与所述直流电源的负极连接；
[0013]一薄膜电容，与所述电解电容并联。
[0014]所述放电开关电路包括：
[0015]一第一MOS管，漏极与所述升压变压器的非同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接；
[0016]一放电开关控制模块，信号输出端与所述第一MOS管的栅极连接，用于控制所述第一MOS管的导通或断开；
[0017]所述放电开关控制模块控制所述第一MOS管接通，所述储能电容器与所述升压变压器接通，在所述升压变压器的副边产生预设幅度的单相指数波除颤脉冲，所述储能电容器的放电时间常数τ＝CR，其中C为所述储能电容器的容量，R为一对电极间人体阻抗折算到升压变压器的原边电阻。
[0018]所述放电开关电路还包括：
[0019]一第一保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述升压变压器的同名端连接；
[0020]一放电电感，与所述第一保护二极管并联；
[0021]所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：
[0022]设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1，放电结束的时刻为t2，则：
[0023]在时刻t0，将所述第一MOS管接通，所述储能电容器中的电荷经所述放电电感施加在所述升压变压器的原边上，在所述升压变压器副边形成除颤电压电流，所述电压电流在一对所述电极之间形成脉冲电场；
[0024]在时刻t0至t1期间，在所述升压变压器副边输出单极性除颤脉冲，同时在所述放电电感中存储预设的能量；
[0025]在时刻t1，将所述第一MOS管断开，在所述升压变压器副边产生一个负向波，致使形成准双相波。
[0026]所述放电开关电路还包括：
[0027]一第二MOS管，漏极与所述升压变压器原边同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；
[0028]一第二保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第二MOS管的漏极连接；
[0029]一第三保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；
[0030]所述储能电容器的正极还与所述升压变压器的中间抽头连接；
[0031]所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：
[0032]设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：
[0033]在时刻t0，将所述第二MOS管接通，将所述第一MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第二MOS管后回流到所述储能电容器，所述升压变压器原边电压等于所述储能电容器上的电压，在所述升压变压器副边上生成高压方波；
[0034]在时刻t1，将所述第二MOS管断开，将所述第一MOS管断开；
[0035]在时刻t2，将所述第一MOS管接通，将所述第二MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第一MOS管后回流到所述储能电容器，在一对电极上输出负脉冲；
[0036]在时刻t3，将所述第一MOS管和所述第二MOS管均断开，除颤结束。
[0037]所述储能电容器为两个，分别为第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的正极和所述第二储能电容器的正极之间设置有电容器开关；
[0038]所述升压变压器的原边包括两组原边线圈，分别为：
[0039]一第一原边线圈，同名端与所述第一储能电容器的正极连接，非同名端与所述第一MOS管的漏极连接；
[0040]一第二原边线圈，非同名端与所述第二储能电容器的正极连接；
[0041]所述第一MOS管的源极与所述第一储能电容器的负极连接；
[0042]所述放电开关电路还包括：
[0043]一第三MOS管，漏极与所述第二原边线圈的同名端连接，源极与所述第二储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；
[0044]一第四保护二极管，为双向稳压管，一端与所述第一储能电容器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，其特征在于，还包括：一放电开关电路，设置于所述储能电容器和一对所述电极之前，用于控制所述储能电容器放电时间；一升压变压器，设置于所述放电开关电路和一对所述电极之间，所述升压变压器将所述储能电容器上的电压升至一预设幅度。2.如权利要求1所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路包括：一第一MOS管，漏极与所述升压变压器的非同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接；一放电开关控制模块，信号输出端与所述第一MOS管的栅极连接，用于控制所述第一MOS管的导通或断开。3.如权利要求2所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述储能电容器包括：一电解电容，正极与所述直流电源的正极连接，负极与所述直流电源的负极连接；一薄膜电容，与所述电解电容并联。4.如权利要求2或3所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路还包括：一第一保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述升压变压器的同名端连接；一放电电感，与所述第一保护二极管并联；所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1，放电结束的时刻为t2，则：在时刻t0，将所述第一MOS管接通，所述储能电容器中的电荷经所述放电电感施加在所述升压变压器的原边上，在所述升压变压器副边形成除颤电压电流，所述电压电流在一对所述电极之间形成脉冲电场；在时刻t0至t1期间，在所述升压变压器副边输出单极性除颤脉冲，同时在所述放电电感中存储预设的能量；在时刻t1，将所述第一MOS管断开，在所述升压变压器副边产生一个负向波，致使形成准双相波。5.如权利要求2或3所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路还包括：一第二MOS管，漏极与所述升压变压器原边同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；一第二保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第二MOS管的漏极连接；一第三保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；所述储能电容器的正极还与所述升压变压器的中间抽头连接。6.如权利要求5所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：在时刻t0，将所述第二MOS管接通，将所述第一MOS管断开，放电电流由所述储能电容器
经所述升压变压器、所述第二MOS管后回流到所述储能电容器，所述升压变压器原边电压等于所述储能电容器上的电压，在所述升压变压器副边上生成高压方波；在时刻t1，将所述第二MOS管断开，将所述第一MOS管断开；在时刻t2，将所述第一MOS管接通，将所述第二MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第一MOS管后回流到所述储能电容器，在一对电极上输出负脉冲；在时刻t3，将所述第一MOS管和所述第二MOS管均断开，除颤结束。7.如权利要求2所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述储能电容器为两个，分别为第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的正极和所述第二储能电容器的正极之间设置有电容器开关；...

【专利技术属性】
技术研发人员：单纯玉，李萍，唐玉宁，涂梦婷，刘娟，戴冰钰，王羿霏，鲁翀聪，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：