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电疗波形和脉冲生成以及递送系统和方法技术方案

技术编号:37507659 阅读:24 留言:0更新日期:2023-05-07 09:45
描述了电疗波形和脉冲生成及递送系统、方法和装置,诸如用于使用开环或闭环电流控制来生成除颤或起搏电疗波形并递送给患者等。示例系统包括电源、治疗电流控制网络和控制器。治疗电流控制网络可以包括至少一个电流控制开关和谐振槽。在利用可选的闭环电流控制向患者递送电疗波形期间,控制器可以将与提供给患者的确定或估计电流相关联的信号与同参考波形相关联的信号进行比较。至少部分地基于该比较,控制器可以调整治疗电流控制网络的至少一个电流控制开关的操作以调整向患者的电疗波形的递送从而与参考波形相对应。该系统可以利用软切换、宽带隙材料和双向电源中的一个或多于一个。于一个。于一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电疗波形和脉冲生成以及递送系统和方法

技术介绍

[0001]例如,关于与诸如人类心脏等的器官有关的处置,可以使用可包括向患者递送电能或电流的电疗。通常,人类心脏内的电化学活动导致器官的肌纤维以同步方式收缩和松弛。心脏的肌肉组织的该同步动作导致血液从心室有效泵送到整个身体(包括到重要器官)。某些状况可能会破坏心脏的这种正常电化学活动、同步动作和有效泵送。这些状况包括可导致心脏不规则或异常地搏动的心律失常。关于诸如心律失常等的状况,例如,包括除颤和起搏的电疗可以是有用的或挽救生命的。
[0002]特别地,最致命的心律失常其中之一是心室纤颤,在心室纤颤期间,心脏内的异常电活动导致各个肌纤维以不同步和混乱的方式收缩。作为这种失去同步的结果,心脏能迅速丧失其有效泵送血液的能力。
[0003]除颤是可用于处置包括心室纤颤的状况的一种电疗。除颤器可以产生供递送给患者的大电击,该大电击破坏与心室纤颤相关联的心脏的混乱电活动,从而可以允许心脏的电化学系统重新同步自身。一旦有组织的电活动恢复,通常跟随同步的肌肉收缩,这使得有效的心脏泵送恢复。

技术实现思路

[0004]一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例,所述系统包括:储能电容器,用于向患者提供电疗电流;治疗电流控制网络,其电耦接到所述储能电容器,用于控制要递送给患者的电疗电流,所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和至少一个电流控制开关,其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路;以及控制器,其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络,其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
[0005]在一些示例中,所述系统包括至少一个传感器,所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数,其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动,其中所述控制器被配置为:处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号;将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较;以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
[0006]在一些示例中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,以及其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。在一些示例中,所述多个开关包括至少一个H桥。在一些示例中,多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。在一些示例中,所述谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中,所感测到的至少一个电参数包括电流参数。在一些示例中,所感测到的至少一个电参数包括电压参数。在一些示例中,所述控制器包括至少一个处理器。在
一些示例中,所述控制器是数字型。在一些示例中,所述控制器是模拟型。
[0007]在一些示例中,所述治疗电流控制网络包括整流器,以及其中,所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接;所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接;以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
[0008]在一些示例中,所述系统包括电池和双向充电控制网络,其中:所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接,以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。在一些示例中,所述系统包括电池和双向充电控制网络,其中:所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接,以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。在一些示例中,所述双向充电控制网络包括第二谐振电气电路。在一些示例中,所述第二谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中,所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。在一些示例中,所述系统包括至少一个极性控制开关,其中所述滤波器和所述至少一个极性控制开关经由第十三节点和第十四节点连接。在一些示例中,所述至少一个极性控制开关包括H桥。在一些示例中,所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述至少一个极性控制开关连接。
[0009]在一些示例中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,以及其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。在一些示例中,所述多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。在一些示例中,所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关的操作,以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开,从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。在一些示例中,所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使所述切换损耗最小化。在一些示例中,所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时,以使所述切换损耗最小化并且减少电磁干扰即EMI。在一些示例中,所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作,以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。在一些示例中,所述至少一个电流控制开关包括带隙在2eV和6eV之间的半导体材料。在一些示例中,所述至少一个电流控制开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
[0010]在一些示例中,所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为80%、85%或90%。在一些示例中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15%、10%或5%。在一些示例中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的平均量与所述指定波形的能量的平均量相差不超过3%。在一些示例中,所述系统包括电气电路,所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流
控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。在一些示例中,所述至少一个传感器包括电流传感器和电压传感器。在一些示例中,所述指定波形是双相直线电流波形。在一些示例中,所述系统包括至少一个极性控制开关,其中所述至少一个极性控制开关用于控制在向患者递送所述双相直线电流波形时的电流流动的方向。在一些示例中,所述控制器被配置为接收用于指定所述指定波形的输入。在一些示例中,所述指定波形是电流波形。在一些示例中,所述控制器被配置为接受用于指定所述指定波形的数据。在一些示例中,所述控制器被配置为存储用于指定所述指定本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统,所述系统包括:储能电容器,用于向患者提供电疗电流;治疗电流控制网络,其电耦接到所述储能电容器,用于控制要递送给患者的电疗电流,所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和至少一个电流控制开关,其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路;以及控制器,其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络,其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。2.根据权利要求1所述的系统,包括至少一个传感器,所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数,其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动,其中所述控制器被配置为:处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号;将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较;以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,以及其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述多个开关包括至少一个H桥。5.根据权利要求1或2所述的系统,其中,多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。6.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路包括谐振槽。7.根据权利要求2所述的系统,其中,所感测到的至少一个电参数包括电流参数。8.根据权利要求2所述的系统,其中,所感测到的至少一个电参数包括电压参数。9.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括至少一个处理器。10.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器是数字型。11.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器是模拟型。12.根据权利要求3所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络包括整流器,以及其中,所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接;所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接;以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。13.根据权利要求1或2所述的系统,包括电池和双向充电控制网络,其中:所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接,以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。14.根据权利要求12所述的系统,包括电池和双向充电控制网络,其中:所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接,以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述双向充电控制网络包括第二谐振电气电路。16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述第二谐振电气电路包括谐振槽。17.根据权利要求15所述的系统,包括滤波器,其中所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。18.根据权利要求17所述的系统,包括至少一个极性控制开关,其中所述滤波器和所述至少一个极性控制开关经由第十三节点和第十四节点连接。19.根据权利要求18所述的系统,其中,所述至少一个极性控制开关包括H桥。20.根据权利要求19所述的系统,其中,所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述至少一个极性控制开关连接。21.根据权利要求20所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,以及其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。22.根据权利要求20所述的系统,其中,所述多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。23.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关的操作,以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开,从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。24.根据权利要求23所述的系统,其中,所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使所述切换损耗最小化。25.根据权利要求24所述的系统,其中,所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时,以使所述切换损耗最小化并且减少电磁干扰即EMI。26.根据权利要求24所述的系统,其中,所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作,以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。27.根据权利要求26所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关包括带隙在2eV和6eV之间的半导体材料。28.根据权利要求27所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。29.根据权利要求28所述的系统,其中,所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为80%。30.根据权利要求28所述的系统,其中,所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为85%。31.根据权利要求28所述的系统,其中,所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为90%。
32.根据权利要求29所述的系统,其中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15%。33.根据权利要求29所述的系统,其中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过10%。34.根据权利要求29所述的系统,其中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过5%。35.根据权利要求29所述的系统,其中,被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的平均量与所述指定波形的能量的平均量相差不超过3%。36.根据权利要求2所述的系统,其中,所述系统包括电气电路,所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。37.根据权利要求2所述的系统,其中,所述至少一个传感器包括电流传感器和电压传感器。38.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述指定波形是双相直线电流波形。39.根据权利要求38所述的系统,包括至少一个极性控制开关,其中所述至少一个极性控制开关用于控制在向患者递送所述双相直线电流波形时的电流流动的方向。40.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器被配置为接收用于指定所述指定波形的输入。41.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述指定波形是电流波形。42.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器被配置为接受用于指定所述指定波形的数据。43.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器被配置为存储用于指定所述指定波形的数据。44.根据权利要求2所述的系统,其中,所述系统被配置为提供所述电疗波形向患者的递送的闭环控制。45.根据权利要求44所述的系统,其中,所述系统被配置为监测并提供所述电疗波形向患者的递送的随时间经过的连续调整。46.根据权利要求45所述的系统,其中,所述系统被配置为监测在向患者递送所述电疗波形期间随时间经过的患者的阻抗。47.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是双元件谐振槽。48.根据权利要求47所述的系统,其中,所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。49.根据权利要求48所述的系统,其中,所述电感器串联连接,并且所述电容器并联连接。50.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是三元件谐振槽。51.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是四元件谐振槽。52.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是LCC谐振槽。53.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是CLL谐振槽。54.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是LLC谐振槽。55.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。56.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路包括两个电感器和一个电
容器。57.根据权利要求12所述的系统,其中,所述整流器包括切换网络,所述切换网络被配置为被控制以进行同步整流。58.根据权利要求12所述的系统,其中,所述整流器包括二极管网络,所述二极管网络被配置为被控制以进行无源整流。59.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括现场可编程门阵列即FPGA。60.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括数字信号处理器即DSP。61.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括压控振荡器。62.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括开关定时锁存器。63.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制器包括参考波形信号发生器。64.根据权利要求2所述的系统,其中,所述控制器包括电流感测放大器。65.根据权利要求2所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络包括零电流检测器。66.根据权利要求65所述的系统,其中,所述零电流检测器用于增加向患者的所确定或估计的电流的准确度。67.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关被配置为被操作以用于调整递送给患者的电疗电流的水平。68.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述谐振电气电路被配置用于储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。69.根据权利要求12所述的系统,其中,所述整流器被配置用于将交流电流转换成直流电流。70.根据权利要求17所述的系统,其中,所述滤波器被配置用于电信号频率滤波。71.根据权利要求1或2所述的系统,包括极性控制网络,其中所述极性控制网络被配置用于控制电流流动的方向。72.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述指定波形是预定电流波形。73.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述电疗波形是电疗电流波形。74.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述电疗波形用于除颤。75.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述电疗波形用于起搏。76.根据权利要求1或2所述的系统,包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路,其中所述驱动器电路连接到接地端。77.根据权利要求1或2所述的系统,其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。78.根据权利要求77所述的系统,其中,所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接,所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接,以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。
79.根据权利要求78所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。80.根据权利要求79所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络的第一部分包括滤波器和至少一个极性控制开关。81.根据权利要求80所述的系统,其中,所述至少一个极性控制开关包括H桥。82.根据权利要求81所述的系统,其中,所述至少一个极性控制开关和所述患者负载经由第五节点和第六节点连接。83.根据权利要求78所述的系统,其中,所述至少一个电流控制开关包括高压MOSFET开关。84.根据权利要求76所述的系统,其中,所述驱动器电路被配置为共源共栅开关驱动器电路。85.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述系统包括:电池;以及双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,第二电路,其与所述储能电容器连接,以及变压器,其与所述第一电路和所述第二电路连接,用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器,并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。86.根据权利要求85所述的系统,其中,所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。87.根据权利要求86所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。88.根据权利要求87所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。89.根据权利要求12所述的系统,其中,所述系统包括:电池;双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,第二电路,其与所述储能电容器连接,以及变压器,其与所述第一电路和所述第二电路连接,用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器,并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。90.根据权利要求89所述的系统,其中,所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。91.根据权利要求90所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。92.根据权利要求91所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。93.根据权利要求78所述的系统,其中,所述系统包括:电池;双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,
第二电路,其与所述储能电容器连接,以及变压器,其与所述第一电路和所述第二电路连接,用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器,并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。94.根据权利要求93所述的系统,其中,所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。95.根据权利要求94所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。96.根据权利要求95所述的系统,其中,所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。97.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路,其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关,所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。98.根据权利要求97所述的系统,其中,所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。99.根据权利要求98所述的系统,其中,所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。100.根据权利要求99所述的系统,其中,所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。101.根据权利要求100所述的系统,其中,所述多个驱动器电路串联连接。102.根据权利要求101所述的系统,其中,所述至少一个患者继电器开关包括多个患者继电器开关。103.根据权利要求97所述的系统,其中,所述患者继电器电路具有小于50uA的最大泄漏电流。104.根据权利要求97所述的系统,其中,所述患者继电器电路具有小于40uA的最大泄漏电流。105.根据权利要求97所述的系统,其中,所述患者继电器电路具有小于30uA的最大泄漏电流。106.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述系统包括:双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。107.根据权利要求12所述的系统,其中,所述系统包括:双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容
量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。108.根据权利要求78所述的系统,其中,所述系统包括:双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。109.根据权利要求1或2所述的系统,包括至少一个患者继电器电路,所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET,所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。110.根据权利要求109所述的系统,其中,所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。111.根据权利要求1或2所述的系统,包括至少一个患者继电器电路,所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET,所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。112.根据权利要求111所述的系统,其中,所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。113.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统,所述系统包括:储能电容器,用于提供要递送给患者的电疗电流;治疗电流控制网络,其电耦接到所述储能电容器,用于控制要递送给患者的所述电疗电流,所述治疗电流控制网络包括:至少一个电流控制开关,以及谐振电气电路,其包括至少一个电感器和至少一个电容器,其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路;以及控制器,其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络,其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。114.根据权利要求113所述的系统,包括至少一个传感器,所述至少一个传感器与所述控制器电耦接,被配置为感测至少一个电参数,其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动,以及其中所述控制器被配置为:处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号;将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较;以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。115.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述控制器包括至少一个处理器。116.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述谐振电气电路储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。
117.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述谐振电气电路包括谐振槽。118.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述谐振电气电路是双元件谐振槽。119.根据权利要求118所述的系统,其中,所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。120.根据权利要求119所述的系统,其中,所述电感器串联连接,并且所述电容器并联连接。121.根据权利要求117所述的系统,其中,所述谐振电气电路是三元件谐振槽。122.根据权利要求117所述的系统,其中,所述谐振电气电路是四元件谐振槽。123.根据权利要求121所述的系统,其中,所述谐振槽是LCC谐振槽。124.根据权利要求121所述的系统,其中,所述谐振电气电路是CLL谐振槽。125.根据权利要求121所述的系统,其中,所述谐振电气电路是LLC谐振槽。126.根据权利要求122所述的系统,其中,所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。127.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述谐振电气电路包括串联连接的第一电感器、并联连接的第二电感器和串联连接的电容器。128.根据权利要求113或114所述的系统,包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路,其中所述驱动器电路连接到接地端。129.根据权利要求113或114所述的系统,其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括:控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。130.根据权利要求129所述的系统,其中,所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接,所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接,以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。131.根据权利要求130所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。132.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络包括整流器,以及其中,所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接;所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接;以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。133.根据权利要求113或114所述的系统,包括电池和双向充电控制网络,其中,所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接,以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。134.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述系统包括:电池;
双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,第二电路,其与所述储能电容器连接,以及变压器,其与所述第一电路和所述第二电路连接,用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器,并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。135.根据权利要求134所述的系统,其中,所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。136.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述系统包括:双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。137.根据权利要求113或114所述的系统,其中,所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路,其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关,所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。138.根据权利要求137所述的系统,其中,所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。139.根据权利要求137所述的系统,其中,所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。140.根据权利要求139所述的系统,其中,所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。141.根据权利要求140所述的系统,其中,所述多个驱动器电路串联连接。142.一种用于生成供递送给患者的电疗脉冲的方法,所述方法包括:指定供递送给患者的期望电疗波形,其中电疗电流所用的能量由储能电容器提供;以及操作包括至少一个电流控制开关和谐振槽的谐振治疗电流控制网络,以将正递送给患者的电疗波形控制成与所述期望电疗波形相对应,其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。143.根据权利要求142所述的方法,包括:确定所述谐振治疗电流控制网络中的某点处的电流,其中从该点处的电流能够确定或估计向患者的电流流动;以及将向患者的电流流动与所述期望电疗波形进行比较,其中,操作所述谐振治疗电流控制网络包括:操作所述至少一个电流控制开关以将正递送给患者的电疗波形调整成匹配所述期望电疗波形。144.根据权利要求142或143所述的方法,其中,所述方法由除颤器进行。
145.根据权利要求142或143所述的方法,其中,操作所述谐振治疗电流控制网络包括:使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开,以相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。146.根据权利要求142或143所述的方法,其中,控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使切换损耗最小化。147.根据权利要求142或143所述的方法,包括:操作所述谐振治疗电流控制网络以采用大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。148.根据权利要求143所述的方法,包括:操作所述谐振治疗电流控制网络以采用正递送给患者的电疗波形的闭环控制。149.根据权利要求142或143所述的方法,包括:操作所述谐振治疗电流控制网络以随时间经过连续调整向患者的所述电疗波形的递送。150.根据权利要求142或143所述的方法,其中,指定供递送给患者的所述期望电疗波形包括:指定电流波形。151.根据权利要求150所述的方法,包括:使用与所述储能电容器电耦接的电池来对所述储能电容器充电,并且包括:使用双向充电控制网络来将所述储能电容器所储存的能量的至少一部分返回到所述电池以供所述电池储存,其中所述双向充电控制网络电耦接到所述电池和所述储能电容器。152.根据权利要求142或143所述的方法,包括:使用双向充电控制网络将能量从所述储能电容器传递到电池以及从所述电池传递到所述储能电容器,其中所述电池和所述储能电容器电耦接,其中所述储能电容器用于提供正递送给患者的电疗波形所用的能量。153.根据权利要求152所述的方法,其中,使用所述双向充电控制网络包括:使用包括谐振槽的所述双向充电控制网络。154.根据权利要求142或143所述的方法,其中,生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于除颤。155.根据权利要求142或143所述的方法,其中,生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于起搏。156.根据权利要求142或143所述的方法,其中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,并且所述方法包括:将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合,以调整正递送给患者的电疗波形的递送,从而匹配所述期望电疗波形。157.根据权利要求142或143所述的方法,包括:控制所述至少一个电流控制开关的切换频率,以调整正递送给患者的电疗波形的递送,从而匹配所述期望电疗波形。158.一种计算机化移动装置,其被配置为向患者提供电疗脉冲,所述计算机化移动装置包括:壳体;以及电子系统,其布置在所述壳体内,被配置用于生成要递送给患者的电疗波形,所述电子系统包括:储能电容器,用于提供要递送给患者的电流,治疗电流控制网络,其电耦接到所述储能电容器,包括至少一个电流控制开关和谐振电气电路,其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路,以及
控制器,其电耦接到所述治疗电流控制网络,用于结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在将所述电疗波形递送给患者时的操作以使得将期望波形递送给患者,其中,所述计算机化移动装置具有在0.50至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度,所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积来给出的。159.根据权利要求158所述的计算机化移动装置,包括电参数传感器,所述电参数传感器被配置为产生能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号,以及其中所述控制器被配置为:处理能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号;将经处理的信号与同所述期望波形相关联的第二信号进行比较;以及控制所述治疗电流控制网络的多个开关中的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作,使得所述电疗波形反映所述期望波形。160.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述谐振电气电路包括谐振槽。161.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电疗波形用于除颤。162.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电疗波形用于起搏。163.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置被配置为将所述电疗波形递送给患者,其中所述电疗波形具有在1至400焦耳之间的能量。164.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置被配置为向患者递送所述电疗波形,其中所述电疗波形具有在50至200焦耳之间的能量。165.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有在0.5至1.00焦耳/立方厘米之间的能量密度,所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。166.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有在1.00至2.00焦耳/立方厘米之间的能量密度,所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。167.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有在2.00至3.00焦耳/立方厘米之间的能量密度,所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。168.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有在3.00至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度,所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。169.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在400至1200立方厘米之间的体积。170.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在200至800立方厘米之间的体积。171.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在100至400立方厘米之间的体积。172.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括在
2500至4000伏之间的至少一个平面变压器。173.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括在2750至3500伏之间的至少一个平面变压器。174.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括在3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。175.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括至少一个切换装置,所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在150至500千赫兹之间的切换速度。176.根据权利要求175所述的计算机化移动装置,其中,所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。177.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括至少一个切换装置,所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在200至600千赫兹之间的切换速度。178.根据权利要求177所述的计算机化移动装置,其中,所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。179.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括至少一个切换装置,所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在300至500千赫兹之间的切换速度。180.根据权利要求179所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括至少一个切换装置,所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。181.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述电子系统包括至少一个切换装置,所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在375至500千赫兹之间的切换速度。182.根据权利要求181所述的计算机化移动装置,其中,所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。183.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的操作,以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开,从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。184.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述至少一个电流控制开关包括多个开关,以及其中,所述多个开关的至少一部分包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。185.根据权利要求184所述的计算机化移动装置,其中,所述多个开关中的至少一个开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。186.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时,以最小化切换损耗。187.根据权利要求186所述的计算机化移动装置,其中,所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作,以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。188.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,被递送给患者的电疗波
形向患者递送的能量的量与所述期望波形的能量的量相差不超过15%。189.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为80%。190.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为85%。191.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为90%。192.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路,其中所述驱动器电路连接到接地端。193.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作以使得将所述期望波形递送给患者包括:控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。194.根据权利要求193所述的计算机化移动装置,其中,所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接,所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接,以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。195.根据权利要求194所述的计算机化移动装置,其中,所述治疗电流控制网络的第三部分与所述电参数传感器经由第四节点连接。196.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,其中,所述治疗电流控制网络包括整流器,以及其中:所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接;所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接;以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。197.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,包括电池和双向充电控制网络,其中:所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接,以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接,其中:所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存,并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。198.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,包括:电池;双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,第二电路,其与所述储能电容器连接,以及变压器,其与所述第一电路和所述第二电路连接,用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器,并且用于储存来自所述储能
电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。199.根据权利要求198所述的计算机化移动装置,其中,所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。200.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置,包括:双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。201.根据权利要求198所述的计算机化移动装置,其中,所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路,其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关,所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。202.根据权利要求201所述的计算机化移动装置,其中,所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。203.根据权利要求202所述的计算机化移动装置,其中,所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。204.根据权利要求203所述的计算机化移动装置,其中,所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。205.根据权利要求204所述的计算机化移动装置,其中,所述多个驱动器电路串联连接。206.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统,所述系统包括:电池;储能电容器,用于向患者提供电疗电流;双向充电控制网络,其包括:第一电路,其与所述电池连接,以及变压器电路,其与所述第一电路连接,其中所述变压器电路与所述储能电容器连接,其中,所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作,并且以升压容量在反向模式中操作,以及其中:在所述正向模式中,能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存,以及在所述反向模式中,能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存;治疗电流控制网络,其电耦接到所述储能电容器,用于控制提供给患者的电疗电流,所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关;以及控制器,其电耦接到所述储...

【专利技术属性】
技术研发人员:G
申请(专利权)人:ZOLL医疗公司
类型:发明
国别省市:

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