專利名稱：一種體外除顫電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及ー種體外除顫電路，通過微處理器控制ー個高壓發(fā)生電路，該高壓發(fā)生電路可以在2. 5秒內(nèi)迅速將200焦耳以上的電能充到高壓電容上；所述微處理器還具有對外通訊的功能，無需改動內(nèi)部設(shè)計就可用于不同種類的除顫儀。
背景技術(shù)：
據(jù)世界心臟聯(lián)盟統(tǒng)計，全世界每死亡3人中，就有I人死于心血管病癥。在日常生活中，各類心血管疾病如冠心病、心肌病、急性心肌梗塞、瓣膜病、糖尿病等，或因不當(dāng)用藥、電解質(zhì)失調(diào)、病竇綜合癥、低溫等均可能引發(fā)心室顫動，進(jìn)而導(dǎo)致心律不齊或心跳驟停的情況。如短時間內(nèi)得不到治療，將嚴(yán)重危及患者生命。早期電除顫對于心臟驟停者至關(guān)重要，患者的生存率與等待除顫的時間成反比，等待時間越短(以秒計算)，生存率越高。為保證短時間內(nèi)能對患者除顫，除顫器必須能及時送到患者身邊，同時除顫器能迅速充電到200焦耳以上的能量，充電時間是除顫器的ー個重要技術(shù)指標(biāo)；目前除顫器的充電時間較長，不能滿足現(xiàn)場搶救的需要，因此需要縮短充電時間，提高除顫器的使用效率。另外除顫儀種類較多，例如床邊監(jiān)護(hù)除顫儀、便攜式監(jiān)護(hù)除顫儀，這些設(shè)備都是將除顫電路與常用的病人監(jiān)護(hù)儀功能融合起來，主要用于醫(yī)院、救護(hù)車等，需由專業(yè)人員使用；自動體外除顫儀通常是將除顫電路與心電自動檢測分析電路融合起來，根據(jù)心電自動檢測分析的結(jié)果來自動決定除顫的輸出，可以放在公共場所和家庭，使用者只需簡單的培訓(xùn)或無需培訓(xùn)。相對于其他部分的電路，除顫電路設(shè)計復(fù)雜，具有高電壓高能量等特殊性，需要滿足高度可靠安全有效的要求；因此市場特別希望能有ー種除顫電路，作為一個相對獨立的功能，可以方便地融入不同種類的除顫儀，以便以很少的成本研制出不同種類的產(chǎn)品O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為滿足上述需要而提出的ー種體外除顫電路，通過微處理器控制ー個高壓發(fā)生電路，該高壓發(fā)生電路可以在2. 5秒內(nèi)迅速將200焦耳以上的電能充到高壓電容上；所述微處理器還具有對外通訊的功能，無需改動內(nèi)部設(shè)計就可用于不同種類的除顫儀。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是ー種體外除顫電路，包括ー個含有微處理器的控制電路、一個由所述控制電路控制的除顫脈沖輸出電路和ー個高壓發(fā)生器，所述高壓發(fā)生器包括充電脈沖發(fā)生器和ー個儲能磁芯變壓器，所述儲能磁芯變壓器源邊線圈一端接電源正極，源邊線圈另一端通過ー個大功率開關(guān)管連接到電源負(fù)極，副邊線圈通過ー個ニ極管連接ー個高壓儲能電容，副邊線圈向高壓儲能電容充電是在源邊線圈儲能結(jié)束后 發(fā)生，所述高壓儲能電容的電壓輸出連接ー個電壓反饋電路至控制電路，充電脈沖發(fā)生器的輸出通過驅(qū)動電路連接至大功率開關(guān)管的控制端，所述高壓儲能電容的電壓輸出還與除顫脈沖輸出電路連接。
所述高壓發(fā)生器還包括有ー個電壓比較器，所述源邊線圈的兩端連接到電壓比較器的正、負(fù)輸入，電壓比較器的輸出與控制電路的ー個允許充電信號共同作用形成充電脈沖發(fā)生器的ー個充電脈沖觸發(fā)信號。所述的充電脈沖發(fā)生器是ー個帶有觸發(fā)和預(yù)設(shè)功能的數(shù)字計數(shù)器。所述的除顫脈沖輸出電路包括一個由四個開關(guān)組成的H橋開關(guān)電路，H橋開關(guān)電路串接ー個由多個電阻組成的分壓器，在每ー個電阻上并接ー個電阻短路開關(guān)，所述的四個開關(guān)和電阻短路開關(guān)是電子開關(guān)，電子開關(guān)的控制信號連接至控制電路。所述儲能磁芯變壓器的副邊線圈與源邊線圈的匝數(shù)比是35至70。所述充電脈沖發(fā)生器的脈沖寬度是I微秒至255微秒。 所述控制電路設(shè)置有對外通信接ロ。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明有獨立的控制電路，通過外界通信接ロ，可以方便地與不同種類的除顫儀接ロ并根據(jù)需要對除顫電路的控制電路編程，除顫電路內(nèi)部不需改動就可以用在不同種類的除顫儀中，從而可以以很少的成本研制出不同種類的產(chǎn)品，本發(fā)明通過反饋實現(xiàn)數(shù)字化控制產(chǎn)生高壓充電脈沖，充電時間可以達(dá)到2. 5秒以下。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。


圖I為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明高壓發(fā)生電路示意 圖3為本發(fā)明除顫脈沖輸出電路示意圖。
具體實施例方式ー種體外除顫電路，參見圖I、圖2和圖3，所述體外除顫電路包括ー個含有微處理器的控制電路I、一個由所述控制電路控制的除顫脈沖輸出電路2和一個高壓發(fā)生器3，所述高壓發(fā)生器包括充電脈沖發(fā)生器3-1和ー個儲能磁芯變壓器3-2，所述儲能磁芯變壓器源邊線圈一端接電源正極，源邊線圈另一端通過ー個大功率開關(guān)管3-3連接到電源負(fù)扱，副邊線圈通過ー個ニ極管3-4連接ー個高壓儲能電容3-5，副邊線圈向高壓儲能電容充電是在源邊線圈儲能結(jié)束后發(fā)生(反激式充電方式)，所述高壓儲能電容的電壓輸出連接ー個電壓反饋電路3-6至控制電路，所述源邊線圈的兩端連接到ー個電壓比較器3-7的正、負(fù)輸入，電壓比較器的輸出與控制電路的ー個允許充電信號共同作用，即電壓比較器的輸出與控制電路的ー個允許充電信號連接至ー個與門3-8，與門的輸出形成ー個脈沖觸發(fā)信號，脈沖觸發(fā)信號連接到充電脈沖發(fā)生器，充電脈沖發(fā)生器的輸出通過驅(qū)動電路3-9連接至大功率開關(guān)管的控制端，所述高壓儲能電容的電壓輸出還與除顫脈沖輸出電路連接。
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其中，所述的充電脈沖發(fā)生器是ー個帶有觸發(fā)和預(yù)設(shè)功能的數(shù)字計數(shù)器。其脈沖寬度由預(yù)設(shè)值決定，數(shù)字計數(shù)器的時鐘頻率IMHz或以上，以鐘頻率IMHz為例，數(shù)字計數(shù)器有最少Ius的脈沖寬度分辨率、通過預(yù)值設(shè)定最寬可至255微秒，觸發(fā)后開始計數(shù)，輸出為高，到達(dá)預(yù)設(shè)的值時停止計數(shù)，輸出變低，實施例中的最佳充電脈沖寬度是在100微秒至150微秒。實施例中所述的除顫脈沖輸出電路包括一個由四個開關(guān)a、b、C、d組成的H橋開關(guān)電路，H橋開關(guān)電路串接一個由多個電阻R組成的分壓器在每ー個電阻上并接ー個電阻短路開關(guān)K，所述的四個開關(guān)和電阻短路開關(guān)是電子開關(guān)，電子開關(guān)的控制信號連接至控制電路，所述的電子開關(guān)可以是大功率開關(guān)管，例如IGBT功率開關(guān)管等。所述的由四個開關(guān)組成的H橋開關(guān)電路是有兩組開關(guān)相互并聯(lián)，其中每組開關(guān)是由兩個開關(guān)串聯(lián)組成，兩組串聯(lián)開關(guān)的中點2-1和2-2是除顫脈沖輸出電路輸出端。所述的除顫脈沖輸出電路對患者5是正向或反向放電，以及放電的幅度都由微處理器通過控制的H橋開關(guān)電路的四個開關(guān)以及分壓電阻的電阻短路開關(guān)來決定。上述電路中，所述的電壓反饋電路是ー個差分電路，電容輸出經(jīng)大幅度衰減后連接至差分電路的輸入，差分電路的輸出反映了電容充電電壓的實際幅值變化。 上述高壓發(fā)生器的工作原理是由脈沖發(fā)生器發(fā)出ー個脈沖寬度是I微秒至255微秒的脈沖信號，在微處理器發(fā)出開始充電指令后，微處理器控制允許脈沖發(fā)生器輸出的控制信號置高電位，此時電壓比較器的正輸入電位是電源端高于負(fù)輸入電位，電壓比較器輸出高電位，脈沖開門信號輸出為高電位(允許脈沖輸出)，一個上升的脈沖信號將大功率開關(guān)管驅(qū)動為導(dǎo)通，源邊線圈儲能，電流上升；當(dāng)?shù)谝粋€脈沖結(jié)束時大功率管關(guān)斷，由于源邊線圈(電感)的電流不能突變，因此源邊線圈的感應(yīng)電壓正好反向，電壓比較器的負(fù)輸入電位急劇上升，這樣電壓比較器的輸出將為低電位封鎖了下ー個脈沖的輸出，此時副邊線圈通過ニ極管向電容充電，當(dāng)這ー過程結(jié)束后電壓比較器的輸出恢復(fù)到了初始狀態(tài)為高電位，脈沖開門信號為高電位(允許脈沖輸出)，下一個脈沖信號又將大功率開關(guān)管驅(qū)動為導(dǎo)通，開始了又ー輪的儲能充電的過程，直至微處理器從電壓反饋電路取得信號告知電容的電壓已達(dá)到預(yù)定值，微處理器發(fā)出結(jié)束充電指令，微處理器控制允許脈沖發(fā)生器輸出的控制信號置低電位，封鎖了脈沖信號輸出。實施例中，為了實現(xiàn)較佳的能量轉(zhuǎn)換的效果，所述儲能磁芯變壓器的副邊線圈與源邊線圈的匝數(shù)比通常是35至70，最佳是50。所述脈沖發(fā)生器的脈沖寬度是I微秒至255微秒之間進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)電容目標(biāo)電壓調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)體外除顫電路與其他電路的配套連接，所述微處理器控制電路設(shè)置有對外通信接ロ 4，所述對外通信接ロ含有一個串行通信接ロ ；該接ロ還可包含與外部電路的同步信號、從外部輸入的復(fù)位信號以及從外部輸入的電源開關(guān)信號。實施例中大功率開關(guān)管采用功率M0SFET，比較好的選擇是常溫時可耐電流90A左右，溫度100度時可耐電流60A以上，導(dǎo)通電阻小于10毫歐姆因此減少發(fā)熱和提高工作效率，例如 IRFR1010Z。實施例中的控制電路所用微處理器是常用的單片機，單片機包括有ー個A/D轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求
1.一種體外除顫電路，包括一個含有微處理器的控制電路、一個由所述控制電路控制的除顫脈沖輸出電路和一個高壓發(fā)生器，其特征在于，所述高壓發(fā)生器包括充電脈沖發(fā)生器和一個儲能磁芯變壓器，所述儲能磁芯變壓器源邊線圈一端接電源正極，源邊線圈另一端通過一個大功率開關(guān)管連接到電源負(fù)極，副邊線圈通過一個二極管連接一個高壓儲能電容，副邊線圈向高壓儲能電容充電是在源邊線圈儲能結(jié)束后發(fā)生，所述高壓儲能電容的電壓輸出連接一個電壓反饋電路至控制電路，充電脈沖發(fā)生器的輸出通過驅(qū)動電路連接至大功率開關(guān)管的控制端，所述高壓儲能電容的電壓輸出還與除顫脈沖輸出電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫電路，其特征在于，所述高壓發(fā)生器還包括有一個電壓比較器，所述源邊線圈的兩端連接到電壓比較器的正、負(fù)輸入，電壓比較器的輸出與控制電路的一個允許充電信號共同作用形成充電脈沖發(fā)生器的一個充電脈沖觸發(fā)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫電路，其特征在于，所述的充電脈沖發(fā)生器是一個帶有觸發(fā)和預(yù)設(shè)功能的數(shù)字計數(shù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫電路，其特征在于，所述的除顫脈沖輸出電路包括一個由四個開關(guān)組成的H橋開關(guān)電路，H橋開關(guān)電路串接一個由多個電阻組成的分壓器，在每一個電阻上并接一個電阻短路開關(guān)，所述的四個開關(guān)和電阻短路開關(guān)是電子開關(guān)，電子開關(guān)的控制信號連接至控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫電路，其特征在于，所述儲能磁芯變壓器的副邊線圈與源邊線圈的匝數(shù)比是35至70。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫高壓發(fā)生電路，其特征在于，所述充電脈沖發(fā)生器的脈沖寬度是I微秒至255微秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種體外除顫高壓發(fā)生電路，其特征在于，所述控制電路設(shè)置有對外通信接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種體外除顫電路，包括一個含有微處理器的控制電路、一個由控制電路控制的除顫脈沖輸出電路和一個高壓發(fā)生器，所述高壓發(fā)生器包括充電脈沖發(fā)生器和一個儲能磁芯變壓器，變壓器源邊線圈一端接電源另一端連接一個大功率開關(guān)管，變壓器副邊線圈通過一個二極管連接一個高壓儲能電容，副邊線圈向高壓儲能電容充電是在源邊線圈儲能結(jié)束后發(fā)生；本發(fā)明有獨立的控制電路，通過外界通信接口，可以方便地與不同種類的除顫儀連接，并根據(jù)需要對除顫電路的控制電路編程,除顫電路內(nèi)部不需改動就可以用在不同種類的除顫儀中，從而以很少的成本研制出不同種類的產(chǎn)品；本發(fā)明通過數(shù)字化控制產(chǎn)生高壓，高能充電速度快，時間可以達(dá)到2.5秒以下。
文檔編號A61N1/39GK102631749SQ201210123330
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者王吉云 申請人:王吉云