专利名称：具有陶瓷存储电容器和能量调节电路的外部除纤颤器的利记博彩app
技术领域：
本发明一般涉及心脏除纤颤器，尤其涉及采用高压陶瓷电容器来存储发送给患者的电能的外部除纤颤器。
经常发生突然心脏停止(SCA)而没有任何预警，对没有心脏病史的人造成攻击。据估计仅在美国每天就有1000人以上是突发心脏停止的受害者。当心脏的电学部件不再正确工作时，SCA导致异常窦性节律。一种这样的异常窦性节律，室颤(VF)，由心脏中的异常电学活动导致。因此，心脏不能恰当地将血泵浦到身体。VF可以通过使用除纤颤器向患者心脏施加电学冲击而治疗。
除纤颤器包括手动除纤颤器、自动或半自动外部除纤颤器(AED)、除纤颤器/马达组合，咨询除纤颤器和除纤颤器教练机。通过产生瞬态心室停搏和提供心脏自然起搏器区时机，除纤颤器冲击(在一种称为“除纤颤”的步骤中)清除心脏的异常电活动，以保持正常律动功能。当前可得的外部除纤颤器通过在胸部施加的电极为患者提供单相或两相电脉冲。单相除纤颤器发送一个方向的电流电脉冲，而两相除纤颤器先在一个方向发送电流电脉冲，然后在反方向发送电流电脉冲。当从外部发送给患者时，这些电脉冲是高压、高能量脉冲，一般地超过1000V且在100到300焦耳的能量范围内。
在当前可得的各种外部除纤颤器中，AED变得越来越流行，因为相对没有经验的个人可以使用它们。此外，这些外部除纤颤器可以制备得相对轻、紧凑和便携，例如那些被护理人员和EMS人员使用的，或例如那些在门诊部或病房中发现的附着到手推车的外部除纤颤器。然而，除纤颤器的便携性受到硬件和设计局限的限制。例如，就设计局限而言，例如用在外部除纤颤器中的高能量和高压系统的一般设计规则，规定除纤颤器的高压部件需要以最小距离需求相隔开。因此，因为除纤颤器情况必须满足最小空间设计规则，除纤颤器的物理尺寸受到影响。
就硬件限制而言，除纤颤器的各个部件根据它们在各种环境操作条件的稳定性(例如，变化的温度和湿度)进行选择。一种这种部件是除纤颤器的存储电容器，它一般用于存储最终作为除纤颤脉冲发送给患者的电能。如上所述，除纤颤脉冲可以在1000V以上且一般在几百焦耳能量范围操作。因此，除纤颤器的存储电容器一般具有100到200μF的电容，且额定在约2000V。因为AED在各种不同环境采用，例如在各种不同气候中紧急救护车遇到的各种情况下采用，还基于在各种不同环境维持稳定电容特征选择存储电容器。常规的存储电容器一般是薄膜或体积为几个立方英寸的电解电容器。所得的具有足够电容和电压特征、以及各个环境操作条件下稳定性的存储电容器，具有组成AED总尺寸的大部分的物理尺寸。因此，最小化除纤颤器的总尺寸将由典型的存储电容器的物理尺寸限制。因此，为便于减小外部除纤颤器的物理尺寸，需要备选设计。
本发明涉及一种为患者提供除纤颤脉冲的外部除纤颤器，包括陶瓷存储电容器和能量调节电路。陶瓷存储电容器具有放电特性且通过与陶瓷存储电容器耦合的充电电路电学充电。能量调节电路还与陶瓷存储电容器耦合，且配置成根据放电特征，从陶瓷存储电容器接收电能释放，以及，根据调整的放电特性提供电能。与能量调节电路耦合的控制电路配置成根据调整的放电特性，向电极对耦合电能释放，以向患者发送具有除纤颤脉冲特性的除纤颤脉冲。
附图简述
图1是根据本发明的实施例的外部除纤颤器的功能框图。
图2是图1的外部除纤颤器的高压发送电路的功能框图。
图3是图2的高压发送电路的能量存储电路的功能框图。
图4是图3的能量存储电路的陶瓷存储电容器的顶视图和侧视图。
图5A-5C是图3的能量存储电路中可以使用的各种能量调节电路的示意图。
本发明的实施例涉及一种外部除纤颤器，它包括陶瓷存储电容器和调节陶瓷电容器放电的能量调节电路。所得的外部除纤颤器的物理尺寸比常规外部除纤颤器小，因为对于给定电容，陶瓷电容器一般比薄膜和电解电容器更紧凑。然而，随着温度改变，陶瓷电容器电容值变化很大。该特性限制了陶瓷电容器在现有除纤颤器中的使用，其中希望陶瓷电容器温度维持在正常体温98.6很小的范围内。迄今为止，该特性导致将陶瓷电容器看成是在外部除纤颤器中不可使用的。然而，本发明的实施例中包括能量调节电路以补偿不利于陶瓷电容器在外部除纤颤器中使用的陶瓷电容器的性能缺点。下面的描述中，提出某些具体细节以提供本发明实施例的透彻的理解。然而，对于本领域技术人员，应当清楚本发明可以不使用这些细节执行。其它实例中，没有详细示出已知电路以避免不必要地混淆本发明各个实施例的描述。此外，已知的控制信号和与除纤颤器内部操作有关的信号定时协议没有很详细地描述。
图1是除纤颤器100的示意性表示。包括一对电极104以提供接触患者时的除纤颤脉冲。电极104还为ECG前端102提供ECG信号，该ECG前端为控制器106提供ECG信号以通过用户接口114为操作者进行评估和显示。ECG信息还可以通过控制器106存储在存储器118中。存储器118还可用于存储事件摘要130，其中，源于事件标记110、麦克风112和/或时钟116的信息被存储。事件摘要信息在急诊和医院之间的传输(通常称为移交)过程中是有用的，以继续患者的治疗。红外通信端口120也包括在除纤颤器100中，以在传输过程中与外部装置交换存储器118中的信息。
包括在除纤颤器100中的电源132为整个除纤颤器100提供功率。电源132可以是线源或电池、或能提供用于除纤颤脉冲和此处所述ECG监视功能的足够功率的任意类似装置。电源132一般是用于便携式外部除纤颤器(例如除纤颤器100)的可置换的或可充电的电池。高压(HV)发送电路108在控制器106的命令下通过电极104控制发送给患者的除纤颤脉冲。在使用点击按钮(未示出)的操作者的激励下，从高压发送装置108发送给患者的电荷被操纵以得出正常律动心室收缩。电源132在充电期间向高压发送装置108提供充电能量，从而存储足够能量以执行治疗。因为需要快速地执行治疗以产生良好结果，因此充电时间优选地很小。
如图2所示，高压发送电路108包括很多功能电路模块，它们都被控制器106监视和控制。高压充电电路140，例如回扫电源，响应控制器106产生的一个或多个控制信号，并产生提供到能量存储电路142的电能。存储电路142存储用于后续发送给患者的电能。放电控制电路144控制存储在能量存储电路142中的能量通过保护电路148释放到能量转换器或控制电路146。控制电路146依次通过电极104向患者发送电能(图1)。如有需要，控制电路146可以向患者发送单极性(例如，单相脉冲)或交替极性(例如，两相脉冲或多相脉冲)的电能。本发明的一个实施例中，能量控制电路146具有“H-桥”结构，具有4个切换元件(未示出)，例如硅控整流器(SCR)。为发送单相或两相的除纤颤信号，四个切换元件的切换受驱动电路152的控制。
保护电路148用于限制从能量存储电路142向控制电路146的能量发送并在错误条件情况下使能量存储电路142放电或解除。保护电路148用于限制流经控制电路146的电流的时间变化率。监视电路150检测保护电路148和控制电路146的操作并向控制器106报告监视结果。放电控制电路144、控制电路146以及保护电路148的上述操作由产生多个驱动信号的驱动电路152控制。驱动电路152的操作依次通过控制器106提供的一个或更多控制信号控制。
图3示出了根据本发明的实施例的能量存储电路142。能量存储电路142包括与能量调节电路164耦合的陶瓷存储电容器160。陶瓷存储电容器160由单片构造技术制备并由用作构造支撑的陶瓷衬底制备。可用于陶瓷存储电容器160的陶瓷电容器180的一个实例在图4中阐述。如图4的实施例所示，陶瓷电容器180的尺寸大约是3英寸×2英寸。陶瓷电容器180的厚度大约是十分之一英寸。得出的陶瓷电容器180的体积小于四分之三立方英寸。陶瓷电容器180由第一导电层184和第二导电层186形成，在第一和第二导电层184、186之间夹有电介质层188。可焊接标签190和192位于陶瓷电容器180的相对面以提供电学连接陶瓷电容器180与外部除纤颤器100电路的方法。可焊接标签190以第一导电层184的延伸部分形成，且可焊接标签192以第二导电层186的延伸部分形成。一般地，电介质层188和导电层184、186的交叠定义了陶瓷电容器180的电容区域。优选地，形成电介质层188的材料的介电常数具有高K值。可用于形成电介质层188的材料的实例包括铅、镁镧、锆、钛等成分。对于本领域技术人员来说，应当理解，也可以使用当前已知的或以后研发的备选材料而不偏离本发明的范围。
当用在高压应用，例如外部除纤颤器中时，陶瓷电容器呈现非线性电容特征，这导致与常规薄膜或电解电容器不同的充电和放电特征。此外，陶瓷电容器缺少常规薄膜电容器的稳定性，尤其是温度稳定性。即，对于陶瓷电容器来说，电容温度系数(TCC)一般很高，导致陶瓷电容器的电容特性随温度变化。如前所述，陶瓷电容器已经在可植入除纤颤器中使用。然而，患者体内相对稳定的温度，即，可植入除纤颤器操作的环境，消弱了陶瓷电容器的温度敏感性。与人体相对稳定的温度环境相对照，外部除纤颤器尤其是AED，在各种温度条件下工作。因此，部分地由于非线性电容特性和高TCC导致的难度，常规外部除纤颤器还未使用陶瓷电容器进行设计。
如上所述，能量存储电路142包括与陶瓷存储电容器160耦合的能量调节电路164。通过根据第二放电特性从陶瓷存储电容器160提供电能，能量调节电路164根据第一放电特性控制从陶瓷存储电容器160释放的电能。如下面将要详细解释的，第二放电特性由能量调节电路164控制。这样，陶瓷存储电容器160的温度依赖性和非线性电容特性可以被补偿，这样允许陶瓷存储电容器在外部除纤颤器100中使用。
图5A示出了可用于能量存储电路142中的能量调节电路200。能量调节电路200使用脉冲调制滤波机制从陶瓷存储电容器160发送电流受控或电压受控的放电波形。能量调节电路200包括开关202，用于陶瓷存储电容器160的电能释放的脉冲调制。开关202在相对高的切换频率ω0与陶瓷存储电容器160耦合和去耦合，从而形成一系列脉冲。可以控制开关202的切换以提供具有各种脉冲宽度和/或各种脉冲周期的脉冲。开关202的切换频率ω0的一个实例为约30kHz。不过，可以使用备选切换频率。开关202的切换由放电控制电路144控制。如上所述，放电控制电路144控制存储在能量存储电路142中的能量释放。低通滤波器204与开关202耦合以过滤开关202的相对高频切换产生的波形。如上所述，低通滤波器204的输出能量供给到保护电路148，该电路依次将该能量传输到控制电路146。
通过低通滤波器104过滤能量脉冲，根据第一放电特性释放的陶瓷存储电容器160的能量可以根据第二放电特性发送到保护电路。如上所述，通过对放电控制电路144进行编程，可以调整第二放电特性，从而通过各种宽度和脉冲周期的脉冲，控制开关202，使陶瓷存储电容器160放电。图5B示出了第一低通滤波器网络，包括电感器210和可用于低通滤波器204的滤波电容器212。图5C示出了第二低通滤波器网络，包括电阻器214和也可用于低通滤波器204的滤波电容器216。尽管图5A示出了特定的能量调节电路，但在本发明的其它实施例中也可以使用备选的能量调节电路。
权利要求
1.一种向患者提供除纤颤脉冲的外部除纤颤器，包括电极，用于向患者耦合除纤颤脉冲；陶瓷存储电容器，用于存储作为除纤颤脉冲发送的电能；该陶瓷存储电容器具有放电特性，根据该放电特性释放存储的电能；充电电路，与陶瓷存储电容器耦合，且配置成以电学地为陶瓷存储电容器充电；能量调节电路，与陶瓷存储电容器耦合，并配置成根据放电特性从陶瓷存储电容器接收电能释放，并相应地根据调整的放电特性提供电能释放；以及控制电路，与能量调节电路和电极耦合，该控制电路配置成根据调整的放电特性，向所述电极耦合电能释放，以向患者发送具有除纤颤脉冲特性的除纤颤脉冲。
2.根据权利要求1的外部除纤颤器，其中陶瓷存储电容器包括平行板陶瓷电容器，所述平行板陶瓷电容器具有第一平面电极、第二平面电极以及夹在第一和第二平面电极之间的平面电介质。
3.根据权利要求2的外部除纤颤器，其中平面陶瓷电容器具有一般矩形的形状。
4.根据权利要求1的外部除纤颤器，其中充电电路包括回扫电源。
5.根据权利要求1的外部除纤颤器，其中陶瓷存储电容器包括陶瓷电容器，所述陶瓷电容器由铅、镁镧、锆和钛至少其中之一的成分形成。
6.根据权利要求1的外部除纤颤器，其中控制电路包括一个配置成向患者发送两相除纤颤脉冲的控制电路。
7.一种产生除纤颤脉冲并将该除纤颤脉冲发送给患者的外部除纤颤器，该外部除纤颤器包括电极，具有与患者电耦合的电极表面并具有与该电极表面耦合的连接器；用于产生电能的高压充电电路；与该高压充电电路耦合的能量存储电路，该能量存储电路具有输出电路，从而响应于接收具有输入波形的输入能量，产生具有输出波形的输出能量，并具有与该输出电路和高压充电电路耦合的陶瓷存储电容器，从而存储电能和释放作为输入能量的电能；以及与该能量存储电路和电极的连接器耦合的切换电路；该切换电路配置成向患者耦合输出电路的输出能量，从而通过电极提供除纤颤脉冲。
8.根据权利要求7的外部除纤颤器，其中能量存储电路的陶瓷存储电容器包括平行板陶瓷电容器，该平行板陶瓷电容器具有第一平面电极、第二平面电极以及夹在第一和第二平面电极之间的平面电介质。
9.根据权利要求8的外部除纤颤器，其中平面陶瓷电容器具有一般矩形的形状。
10.根据权利要求7的外部除纤颤器，其中高压充电电路包括回扫电源。
11.根据权利要求7的外部除纤颤器，其中能量存储电路的陶瓷存储电容器包括陶瓷电容器，所述陶瓷电容器由铅、镁镧、锆和钛至少其中之一的成分形成。
12.根据权利要求7的外部除纤颤器，其中切换电路包括一个配置成向患者发送两相除纤颤脉冲的切换电路。
13.一种向患者发送除纤颤脉冲的方法，包括产生电能；将该电能存储在陶瓷电容器中；从陶瓷电容器释放电能，根据第一放电特性释放电能；根据第一放电特性调节电能释放，以根据第二放电特性提供电能；以及根据第二放电特性向患者耦合电能释放，以提供具有除纤颤脉冲特性的除纤颤脉冲。
14.根据权利要求13的方法，其中根据第二放电特性向患者耦合电能释放以提供具有除纤颤脉冲特性的除纤颤脉冲包括向患者耦合电能以提供两相除纤颤脉冲。
15.根据权利要求13的方法，其中将电能存储在陶瓷电容器中包括将电能存储在平行板陶瓷电容器中，该平行板陶瓷电容器具有第一平面电极、第二平面电极以及夹在第一和第二平面电极之间的平面电介质。
16.根据权利要求13的方法，其中将电能存储在陶瓷电容器中包括将电能存储在由铅、镁镧、锆和钛至少其中之一的成分形成的陶瓷电容器中。
全文摘要
一种向患者提供除纤颤脉冲的外部除纤颤器，包括陶瓷存储电容器和能量调节电路。与陶瓷存储电容器耦合的充电电路对具有放电特性的陶瓷存储电容器电学充电。与陶瓷存储电容器耦合的能量调节电路根据放电特性接收电能释放，并相应地根据调整的放电特性提供输出能量。所述输出能量作为具有除纤颤脉冲特性的除纤颤脉冲通过控制电路发送给患者。
文档编号A61N1/39GK101022850SQ200580031638
公开日2007年8月22日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月20日
发明者S·C·休, D·J·鲍威尔斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司