一种电流控制双相波除颤装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电流控制双相波除颤装置，包括由四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的H桥除颤放电电路，还包括含有储能电容的可控高压电源、用于测量除颤对象阻抗的阻抗检测电路、主控模块、放电续流电感、用于测量所述H桥除颤放电电路实时电流的电流检测电路以及分别与四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4反向并联的四个二极管D1、D2、D3、D4。本发明专利技术通过对IGBT开关占空比的实时调节实现了对除颤电流的双相恒流控制，提高了除颤效果。提高了除颤效果。提高了除颤效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电流控制双相波除颤装置


[0001]本专利技术属于生物医学工程领域，具体涉及一种电流控制双相波除颤装置。

技术介绍

[0002]除颤，是利用医疗器械等终止心室纤维性颤动的过程，目前最有效的除颤设备采用电除颤，一次除颤成功与否的决定因素是到达心肌的除颤电流是否恰当。早期的除颤采用单相指数波除颤，存在除颤电压过高的情况，极易导致患者心肌损伤，除颤效果欠佳。现有的除颤设备多采用指数型电压双相波除颤，先由储能电容正相放电第Ⅰ相时间，接着反接储能电容由剩余电能除颤放电第Ⅱ相时间，这种除颤设备放电间期内电压值以负指数规律快速衰减，电压变化较大导致除颤电流急剧变化而影响除颤效果。
[0003]近年来新型的除颤设备采用了近似方波电压波形，但存在因患者阻抗不同导致除颤电流过大或过小的问题。
[0004]采用双相波除颤比单相波除颤的成功率要高得多，这早已是业界共识。显然，单相波除颤仪即将被业界所淘汰，新的除颤仪设计不宜再采用单相波方案而应采用恒定电流的双相除颤波方案。
[0005]一般要求除颤仪的除颤能量应达360J，而放电间期在15ms左右，瞬时功率达24kW。基于对除颤仪体积和重量考虑，如果不采用高压储能电容储存能量而采用市电直接供电或电池直接供电是难以实现的。因此，直接供电方案的除颤仪设计难以具有实用性。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种电流控制双相波除颤装置，旨在使除颤电流保持在理想的恒定电流，彻底解决除颤过程中电流变化影响除颤效果的问题以及因患者胸部阻抗差异导致的除颤电流过大或过小的问题。
[0007]本专利技术的一种电流控制双相波除颤装置，包括由四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的H桥除颤放电电路，还包括含有储能电容的可控高压电源、用于测量除颤对象阻抗的阻抗检测电路、主控模块、放电续流电感、用于测量所述H桥除颤放电电路实时电流的电流检测电路以及分别与四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4反向并联的四个二极管D1、D2、D3、D4；
[0008]所述H桥除颤放电电路的上端两个开关IGBT1、IGBT2的C极相连后连接到所述可控高压电源，所述可控高压电源连接到所述主控模块，所述H桥除颤放电电路的下端两个开关IGBT3、IGBT4的E极相连后经所述电流检测电路后接地，所述电流检测电路连接到所述主控模块，所述H桥除颤放电电路的中间两点通过继电器连接到除颤对象，且中间的其中一点与所述继电器之间连接所述放电续流电感，四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4各由一个对应的触发电路连接到所述主控模块；
[0009]所述主控模块通过所述阻抗检测电路的检测值大小判断是否存在导联脱落和是否进行除颤，当检测值过大或过小时给出出错信息提示，除颤装置的主控模块将拒绝执行
除颤命令，当主控模块判断可以实施除颤时，按下除颤装置的充电键，主控模块获取等效除颤电流值并控制所述可控高压电源对其储能电容充电，当可控高压电源的电压达到设定值后，所述除颤装置通过四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4及继电器的开关组合构成如下电流导通路径：
[0010]正相除颤：继电器导通，开关IGBT2、IGBT3截止，开关IGBT1和IGBT4导通Ton时间，除颤电流由所述可控高压电源经开关IGBT1、放电续流电感、除颤对象、开关IGBT4、电流检测电路回到地线形成正相放电回路，然后开关IGBT1和开关IGBT4截止Toff时间，放电续流电感与除颤对象、二极管D2、可控高压电源、地线、电流检测电路、二极管D3形成正相续流回路，循环上述过程，直至正相除颤时间到；
[0011]负相除颤：继电器导通，开关IGBT1、IGBT4截止，开关IGBT2和IGBT3导通Ton时间，除颤电流由所述可控高压电源经开关IGBT2、除颤对象、放电续流电感、开关IGBT3、电流检测电路回到地线形成负相放电回路，然后开关IGBT2、IGBT3截止Toff时间，放电续流电感、二极管D1、可控高压电源、地线、电流检测电路、二极管D4、除颤对象形成负相续流回路，循环上述过程，直至负相除颤时间到；
[0012]所述正相除颤和所述负相除颤的放电周期分别均分为n个节拍和m个节拍，n>0，m>0，所述主控模块通过所述电流检测电路获取所述H桥除颤放电电路每个节拍的实时电流，并根据实时电流的检测值与设定电流值的偏差调节下一个节拍的占空比，使每个节拍的除颤电流趋近于所述设定电流值；
[0013]所述占空比为除颤放电时开关IGBT1、IGBT4在第i个节拍内同时导通的时间Ton与该节拍总时间(Ton+Toff)的比值即Ton/(Ton+Toff)，其中i＝1～n；或者为负相除颤放电时开关IGBT2、IGBT3在第j个节拍内同时导通的时间Ton与该节拍总时间(Ton+Toff)的比值即Ton/(Ton+Toff)，其中j＝1～m。
[0014]本专利技术在正相除颤放电以及负相除颤放电的过程中，为避免储能电容放电过程中电压值不断下降出现除颤电流急剧变化的现象，通过对占空比的实时调节，占空比增大，输出电压提高，则使电流变大，通过实时检测的除颤电流值与设定电流值的偏差实时调节H桥除颤放电电路的占空比，使实时除颤电流值与设定电流值保持一致，保证良好的除颤效果。
[0015]本专利技术还具有以下优选设计：
[0016]本专利技术所述H桥除颤放电电路的开关IGBT1、IGBT4的C极与所述主控模块之间连接有高压检测电路，用于实时检测所述可控高压电源的储能电容电压，并将检测的实时电压值应用于所述主控模块中的电流恒流控制算法，从而实现除颤电流恒定的自适应优化控制。
[0017]本专利技术按照除颤能量等效原则从电压控制双相波导出电流控制双相波电流设置算法：设定正相除颤放电的放电周期为T1，负相除颤放电的放电周期为T2，除颤能量为E，所述可控高压电源的储能电容值为C，除颤对象的阻抗为R
m
，则通过所述主控模块设定除颤对象的除颤电流
[0018][0019]本专利技术设定第i个节拍高压检测电路的检测值为V
H
(i)，除颤设定电流值为I
SET
(i)，电流检测电路的检测值为I
TEST
(i)，则正相除颤放电第i节拍内开关IGBT1、IGBT4的占空比或负相除颤放电每个节拍内开关IGBT2、IGBT3的占空比为：
[0020]正相除颤：
[0021][0022][0023]反相除颤：
[0024][0025][0026]其中f(I
SET
(i)
‑
I
TEST
(i))和f(I
SET
(j)
‑
I
TEST
(j))为PID算法函数。
[0027]本专利技术的所述可控高压电源内部设置有泄放电路，若储能电容的能量达到设定值的持续时间T达到设定时间值未实施除颤，则将所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流控制双相波除颤装置，包括由四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的H桥除颤放电电路，其特征在于，还包括含有储能电容的可控高压电源、用于测量除颤对象阻抗的阻抗检测电路、主控模块、放电续流电感、用于测量所述H桥除颤放电电路实时电流的电流检测电路以及分别与四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4反向并联的四个二极管D1、D2、D3、D4；所述H桥除颤放电电路的上端两个开关IGBT1、IGBT2的C极相接后连接到所述可控高压电源，所述可控高压电源连接到所述主控模块，所述H桥除颤放电电路的下端两个开关IGBT3、IGBT4的E极相接后经过所述电流检测电路后接地，所述电流检测电路连接到所述主控模块，所述H桥除颤放电电路的中间两点通过继电器连接到除颤对象，且中间的其中一点与所述继电器之间连接所述放电续流电感，四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4各由一个对应的触发电路连接到所述主控模块；所述主控模块通过所述阻抗检测电路的检测值大小判断是否存在导联脱落和是否可进行除颤，所述除颤装置通过四个开关IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4及继电器的开关组合构成如下电流导通路径：正相除颤：继电器导通，开关IGBT2、IGBT3截止，开关IGBT1和IGBT4导通Ton时间，除颤电流由所述可控高压电源经开关IGBT1、放电续流电感、除颤对象、开关IGBT4、电流检测电路回到地线形成正相放电回路，然后开关IGBT1和开关IGBT4截止Toff时间，放电续流电感与除颤对象、二极管D2、可控高压电源、地线、电流检测电路、二极管D3形成正相续流回路，循环上述过程，直至正相除颤时间到；负相除颤：继电器导通，开关IGBT1、IGBT4截止，开关IGBT2和IGBT3导通Ton时间，除颤电流由所述可控高压电源经开关IGBT2、除颤对象、放电续流电感、开关IGBT3、电流检测电路回到地线形成负相放电回路，然后开关IGBT2、IGBT3截止Toff时间，放电续流电感、二极管D1、可控高压电源、地线、电流检测电路、二极管D4、除颤对象形成负相续流回路，循环上述过程，直至负相除颤时间到；所述正相除颤和所述负相除颤的放电周期分别均分为n个节拍和m个节拍，n>0，m>0，所述主控模块通过所述电流检测电路获取所述H桥除颤放电电路每个节拍的实时电流，并根据实时电流的检测值与设定电流值的偏差调节下一个节拍的占空比，使每个节拍的除颤电流趋近于所述设定电流值；所述占空比为除颤放电时开关IGBT1、IGBT4在第i个节拍内同时导通的时间Ton与该节拍总时间(Ton+Toff)的比值即Ton/(Ton+Toff)，其中i＝1～n；或者为...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪洁新，杨振野，梁鹏鸿，何小平，
申请(专利权)人：深圳邦健生物医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：