[发明专利]适用于体外除颤器的高压脉冲发生电路

说明书

技术领域

本发明专利属于医疗设备技术领域，具体涉及一种适用于体外除颤器的高压脉冲发生电路，尤其适用于由电池供电的体外除颤设备。

背景技术

心室纤颤是一种严重的心脏病症状，等同于心脏停搏，严重威胁着人类生命，而有效的制止心室纤颤的措施就是电击除颤。电击除颤分为体内除颤、体外除颤，体外除颤是目前常用的急救手段，但通常要求很高的电能量，一般释放出的电能需要达到200-400焦耳。同时为了保证除颤成功率，除颤的放电波形也至关重要，而为了放出合理的除颤波形，通常将电能经充电电路以高压的形式储存在大容量储能电容上，在必要的时候，在单片机的控制下经由放电电路按照一定的波形释放于人体，实施除颤。

高能量对应的除颤电压很高，常常要达到1400V甚至以上，通常采用大容量的储能电容储存高压，在短时间内(小于8S)对储能电容充电至额定储能，可见脉冲发生电路中大功率的充电电路是除颤器研究中的一个关键。

急救用除颤器应采用电池供电，因此高压充电部分可以看作是采用直流-直流(DC-DC)电压变换技术将电源电压升到需要的高压，并且将能量迅速储存在耐高压的大容量电容上。DC-DC变换目前常用电源变换技术不能达到所需要的高压大电流的充电要求，而且充电效率很低，只能达到大约45-60％的充电效率，损耗大。由于电池容量有限，这样的充电效率使得仪器的使用寿命大打折扣。而且储能电容容值大，意味着容抗很小，电路负载小，因此对电路的带负载能力提出了很高的要求。

另外，经研究双相指数截尾波能够有效的提高除颤成功率，因此除颤器脉冲发生器放电电路必须实现双相指数截尾波。双相指数截尾波(BET)是目前常用的有效的除颤放电波形。按照除颤的要求，在5-10ms内要输出1400V以上，15-30A的双相脉冲电流波形。这就要求放电电路必须等效电阻小，同时耐高压，更要开关迅速灵活，便于控制。

目前使用的放电电路多采用晶闸管组成开关桥路，所用的电路元件很多，整个电路显得复杂而庞大。[参考专利申请号98803080.2]

发明内容

本发明的目的在于：提供一种充电效率高、设备体积小、输出稳定的用于体外除颤器的脉冲发生电路，使除颤器能在较短时间内以高于60％的充电效率使大容量储能电容上储存1400V的高压并准确的按特定波形将这一大能量释放于人体。

木发明采用的技术方案总体可以表述为：一种由电池直接供电的除颤器高压脉冲发生电路，包括充电电路、放电电路和自放电电路；其中充电电路、储能电容、放电电路相互连接，构成一个回路；充电电路、储能电容、自放电电路相互连接构成另一个回路。充电部分采用反激式开关电路进行充电；放电部分采用双相桥路实现电压的两路放电；自放电电路采用手动或自动方式开启绝缘栅双极型晶体管，释放电容上的电压；单片机MCU控制电流型脉冲调宽控制器，电流型脉冲调宽控制器直接与开关功率管、反激式变压器、整流管相连，并最终连接储能电容。储能电容则分别与放电电路和自放电电路相连。放电电路将高压能量通过接触良好的电极释放到人体上。

其中充电电路和放电电路是该高压脉冲发生电路的两个主体部分，以下将分两部分具体阐述这两部分的技术方案。

第一部分，充电电路，完成能量从电池输出储存于大容量的储能电容上。其主体部分由电流型脉冲调宽控制器连接一个漏级串联有反激式变压器的功率开关管组成，反激式变压器的原边串联在功率开关管的漏级上，副边经过一个控制电流流向的整流二极管和储能电容相连。

该部分以反激式开关电源技术为基础，加以改进。在功率开关管导通的时候，反激式变压器副边由于整流二极管关断无电流通过，电能被转化为磁能储存在反激式变压器的原边，在功率开关管关断时，反激式变压器将储存的能量传送到大容量的储能电容上，并最终在储能电容上形成高压。同时，通过分压的方式测量储能电容上的电压并经必要的隔离后，反馈到电流型脉冲宽度调制(PWM)控制器的电压比较端，与电流型脉冲调宽控制器的内部基准电压进行比较，在反馈电压超过这一基准电压时关断电流型脉冲调宽控制器，停止往储能电容上继续充电，保证电压在设定的范围内。电流型脉冲宽度调制(PWM)控制器同时提供电流检测的方式，采样开关功率管上的电流，根据电压的情况调节开关方波的占空比，以防止过充，保护整个电路的安全。