本发明专利技术属于医疗电子技术领域，具体涉及一种用于心脏除颤器的输出级电路，以及基于该输出级电路的双相锯齿方波高压放电方法。该输出级电路由储能电容器、电感线圈、半导体二极管、电流传感器和四只控制开关构成；其中，四只控制开关形成H桥式放电电路。高压放电方法，通过H桥路的除颤器输出级，以预先设定的桥路开关组合及控制策略，将储能器中的电能经由除颤电极以双相锯齿波的脉冲形式在患者身上进行一次快速地高压电击放电，以此终止体内心室纤维颤动，实施对患者及时抢救。本发明专利技术的双相锯齿矩形波形的高压除颤放电，为患者提供个体化精确控制的除颤电能，有利于提高心室各处心肌细胞同步除颤的成功率，降低高压除颤过程中对心肌形成的损伤。
【技术实现步骤摘要】
—种H桥电路除颤器输出级及双相锯齿方波除颤高压放电方法
本专利技术属于医疗电子
，具体涉及一种用于心脏除颤器的输出级电路，以及基于该输出级电路的高压放电方法。
技术介绍
心脏猝死(S⑶)是在临床症状出现I小时内迅即发生的非预期型循环虚脱及至心脏停搏，是心血管疾病的主要死亡原因。美国健康统计中心的流行病学研究结果显示，所有心血管病死亡中超过50%者为S⑶，每年我国的S⑶总数在54. 4万例以上；同时在过去的几十年中，随着人口老龄化进程S⑶的发生有上升趋势。其中，80%的S⑶归因于恶性室性心律失常，如心室颤动(VF，简称室颤)。由于室颤等恶性室性心律失常发作常无预兆，发作时心室的电活动失去同步性,心脏泵血功能丧失,如不及时采取措施转复心律,数分钟之内将导致猝死。而这其中超过90%的室颤患者的发病地点是在医院外，往往无法及时获得救治。所以，在尽可能短的时间内终止室颤、恢复正常心脏节律、恢复血流动力学稳定，是避免和有效防止S⑶发生的首要任务。目前，临床上唯一一种可有效终止心肌纤颤的方法是电击除颤(ED，简称除颤)，即对心脏进行高压强电击，使心肌细胞重新极化，回到各自的激动状态，重新开始正常跳动。自动体外除颤器(AED)的出现使医院外早期除颤成为可能，而且其“自动识别、自动分析、自动除颤”的智能特性让电击除颤操作变得简单易行，非专业民众亦可就地取用及时地对S⑶患者实施除颤抢救，缩短抢救时间，提高S⑶的抢救生存率。除颤器所释放的电流应是能够终止室颤的最低能量，一般成人的电击除颤的阈值电流为10 25安培，能量为50 300焦耳。能量过大或电流过高不但会导致心肌损伤和皮肤灼伤，而且会对缺血性心脏等器质性心脏损害更大。除颤器输出的电能最终是通过一定放电波形释放到患者身上。因此，为了减少心肌损伤和除颤过量的副作用，国内外学者对除颤放电方法及波形开展了大量的研究，曾经和正在使用的一些放电波形包括单相阻尼正弦波、单相指数截尾波、双相指数截尾波、窄脉冲阵列双相指数截尾波等等。实验研究证实，双相波除颤时心肌所需的电势梯度平均值仅为单相波的1/2，所需除颤能量相应的也由单相直流除颤时的360焦耳大幅度降低到200焦耳。由此可见，同等施加同等除颤能量时， 双相波的成功率远高于单相波。目前，医学界对于除颤技术的电生理机制尚未有公认的结论，市场上的除颤器或AED多为指数衰减型的双相除颤波，力求在保证较高的心肌细胞同步除颤成功率的同时，尽可能以最小的放电能量实现对心脏最少的损伤。—般人体的胸阻抗在20 150欧姆左右，存在较大的个体差异，现有的除颤器通常根据测量到的胸阻抗大小，改变双相除颤波的放电起始电压幅度或者放电波形宽度，达到放电能量自适应调节和控制。中国专利200510120801. 2A “除颤双相波的波形产生方法”所述的除颤放电方法，其波形参数包括固定的脉冲周期和可调的放电起始电压。中国专利200580047116. A “具有在形成治疗双相波形中使用的离散感测脉冲的自动体外除颤器(AED)”，该感测脉冲用于在释放除颤波形之前确定患者的胸阻抗等特定参数，并基于此参数调整放电波形。中国专利200710046179. 4A“用窄脉冲实现低能量除颤的方法及装置” 是当除颤的放电波形为双相指数截尾指数波时，每次点击的脉宽在O. 5ms 4ms之间可调。 中国专利200910061191. I “智能中频双向方波除颤方法”用5KHz的中频恒定电流检测胸阻抗，并相应调节放电波形参数，对患者发出5KHz中频的双相除颤丛状脉冲方波。美国专利US6，671，546和专利US6，493，580公开的一种类似的更高频率的多脉冲双相波技术，将第一相除颤脉冲和第二相除颤脉冲的周期固定，双相波形分割为多个窄脉冲波形构成。以上专利及虽然都采用了双相除颤波，但是正相和反相实质是只有一个波，呈指数衰减下降形式。其主要不足在于(1)指数波的尖峰部分国道超过除颤阈值，既浪费能量又容易产生过强刺激对心肌产生损伤；(2)能量控制偏差较大，除颤器释放的能量根据胸阻抗调整，较难实现个体化精确控制，特别是阻抗特别高或者特别低的患者；(3)指数波的尖峰部分，要求更高起始电压的电容储能器和更高耐压要求的除颤输出级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足而提出一种用于心脏除颤器的H桥放电电路除颤器输出级，以及使用该H桥路除颤器输出级的心脏除颤器；同时提出基于该 H桥电路除颤器输出级的具有升压功能的双相锯齿方波高压放电方法，以便针对不同的患者，提供更加个体化精确控制的除颤电能，同时获得比储能电容器源电压更高的放电输出电压，降低对放电桥路的高压特性要求和节约器件成本。本专利技术提出的用于心脏除颤的双相锯齿方波高压放电方法，即通过包含一个H桥路的除颤器输出级，以预先设定的一系列桥路开关组合及控制策略，将储能器中的电能经由除颤电极以双相锯齿波的脉冲形式在患者身上进行一次快速地高压电击放电，以此终止体内心室纤维颤动，实施对患者及时抢救；上述双相锯齿矩形波形的高压除颤放电，对处于纤维颤动的心室肌提供了一个形态呈现锯齿细波叠加在双相矩形波上的除颤放电电流，为患者提供个体化精确控制的除颤电能，有利于提高心室各处心肌细胞同步除颤的成功率， 并有效降低高压除颤过程中对心肌形成的损伤。本专利技术提出的除颤放电方法用到的除颤器输出级电路的具体构成如下所述的除颤器输出级，由至少一只储能电容器、一只电感线圈、一只半导体二极管、一只电流传感器和四只控制开关构成；其中，四只控制开关形成H桥式放电电路(包括正相脉冲支路和反相脉冲支路，或者高压侧支路和低压侧支路)，经由除颤电极向患者输出双相脉冲的除颤电流；所述的除颤器输出级，至少包括一只电感线圈，该电感线圈与患者串联构成H桥路横臂；所述的除颤器输出级，至少包括一只半导体二极管，该二极管与桥路开关并联，在开关断开的情况下具有续流作用；所述的除颤器输出级，至少包括由上述电感线圈与上述续流二极管构成的一个正相 (或反相)续流放电桥路；所述的除颤器输出级，至少包括一只电流传感器，该电流传感器置于某一桥路支路，在放电过程中实时感测该支路的电流幅度；利用上述H桥路除颤输出级构成的心脏除颤器，如图4所示。使用本专利技术除颤器输出级的心脏除颤器，其中，除了除颤器输出级外，包括主控模块、电池模块、胸阻抗及心电采集分析模块、人机交互模块和无线通信模块，此外还有高压充电模块，时序控制模块，比较器， D/A转换器。高压充电模块为颤器输出级提供高压电；胸阻抗及心电采集分析模块、人机交互模块和无线通信模块、时序控制模块、D/A转换器，分别与主控模块连接，受主控模块控制；除颤器输出级与主控模块连接，除颤器输出级中由控制开关互联构成H桥电路开关，均受主控模块控制。上述各功能模块均与电池模块连接，由其提供电源。本专利技术中，所述的心脏除颤器，具有患者心电、胸阻抗生理参数测量功能。本专利技术中，所述的心脏除颤器，可根据输入的患者年龄、体重，或检测到的胸阻抗大小，自适应调整除颤放电电流幅度的参考区间值、正相锯齿波总数和反相锯齿波总数等波形参数。本专利技术中，所述的心脏除颤器，放电电流的测量由欧姆电阻实现；测量得到的电流值与参考值的比较由比较器实现，其中参考值是由微型控制器输出确定。本专利技术中，所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种H桥高压放电路除颤器输出级，其特征在于：由至少一只储能电容器、一只电感线圈、一只半导体二极管、一只电流传感器和四只控制开关构成；其中，四只控制开关形成H桥式放电电路：包括正相脉冲支路和反相脉冲支路，或者高压侧支路和低压侧支路，经由除颤电极向患者输出双相脉冲的除颤电流；所述的除颤器输出级，至少包括一只电感线圈，该电感线圈与患者串联构成H桥式放电电路横臂；所述的除颤器输出级，至少包括一只半导体二极管，该半导体二极管与H桥式放电电路的开关并联，在开关断开的情况下具有续流作用；所述的除颤器输出级，至少包括由上述电感线圈与上述半导体二极管构成的一个正相或反相续流放电桥路；所述的除颤器输出级，至少包括一只电流传感器，该电流传感器置于某一桥路支路，在放电过程中实时感测该支路的电流幅度。
【技术特征摘要】
1.一种H桥高压放电路除颤器输出级，其特征在于由至少一只储能电容器、一只电感线圈、一只半导体二极管、一只电流传感器和四只控制开关构成；其中，四只控制开关形成H桥式放电电路包括正相脉冲支路和反相脉冲支路，或者高压侧支路和低压侧支路，经由除颤电极向患者输出双相脉冲的除颤电流； 所述的除颤器输出级，至少包括一只电感线圈，该电感线圈与患者串联构成H桥式放电电路横臂； 所述的除颤器输出级，至少包括一只半导体二极管，该半导体二极管与H桥式放电电路的开关并联，在开关断开的情况下具有续流作用； 所述的除颤器输出级，至少包括由上述电感线圈与上述半导体二极管构成的一个正相或反相续流放电桥路； 所述的除颤器输出级，至少包括一只电流传感器，该电流传感器置于某一桥路支路，在放电过程中实时感测该支路的电流幅度。2.一种带有如权利要求I所述H桥电路除颤器输出级的心脏除颤器，所述心脏除颤器包括主控模块即微型控制器、电池模块、胸阻抗及心电采集分析模块、人机交互模块和无线通信模块，其特征在于还包括如权利要求I所述除颤器输出级，此外还有高压充电模块，时序控制模块，比较器，D/A转换器；高压充电模块为颤器输出级提供高压电；胸阻抗及心电采集分析模块、人机交互模块和无线通信模块、时序控制模块、D/A转换器，分别与主控模块连接，受主控模块控制；除颤器输出级与主控模块连接，除颤器输出级中由控制开关互联构成H桥电路开关，均受主控模块控制。3.一种基于如权利要求I所述H桥路除颤器输出级的具有升压功能的双相锯齿波除颤放电方法，即通过权利要求I所述的H桥路的除颤器输出级，以预先设定的一系列桥路开关组合及控制策略，将储能器中的电能经由除颤电极以双相锯齿波的脉冲形式进行一次快速地高压电击放电，具体步骤为 第一步，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖大坤，王旭，
申请(专利权)人：久心医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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