[发明专利]一种基于仿生神经电刺激的双向除颤波形技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动体外除颤器(“AED”)的电击除颤波形，具体是一种基于仿生神经电刺激的双向除颤波形技术。属于医疗仪器技术领域。

背景技术

对于心律失常的病人，最有效的救治方法是及时进行电击除颤。自动体外除颤器(“AED”)就是对心律失常的病人进行电击除颤的设备，电击除颤过程就是把能量依据除颤波形释放到心脏的过程，除颤波形对有效电击除颤起着关键的作用。

AED的除颤波形按电流方向分有两种：单相波和双相波，不同的波形对能量的需求有所不同。单相波主要为单向电流，双相波是指依次有二个电流脉冲，第二个与第一个的方向相反。

早期的AED采用的是单向波，后来实验证明双向波优于单向波，最近市场上的AED普遍采用的是双向波。各个厂家虽然都是采用双向波，但具体的波形有所不同，各有优劣。受益于近来的电子技术水平的迅猛发展及医疗实践的增多，各个厂家不断的发明出更新的更有效的除颤波形。

发明内容

本发明的目的是提供一种更新的更有效的除颤波形。

本发明的原理是：当人体肌肉组织处于生理机能紊乱时，超过正常水平的电刺激可以起到强烈的休克并作用(类似快速的单次剧痛刺激作用)，当刺激不存在时，肌肉组织就会同步地去极化，从而恢复到正常状态。

同时由于人体皮肤的呈现复合容性阻抗状态，因此在神经电传输时存在传导滞后现象；人体组织的阻抗也是动态变化的，并随着通电持续时间的延长，其复合阻抗也趋于变小，这在神经电传递过程中，表现为初始阻抗变大。这种现象对于快速的除颤波形，会减弱其开始的除颤效果。

另一方面，人体的神经电传导波形，表现为持续的尖峰脉冲串。每个尖峰脉冲，都是由快速的极化和慢速去极化两部分组成。基于这样的原理产生的匹配刺激波形，对于人体组织和神经系统，是自然的，没有多余的能量注入，所以形成的副作用较小。

综合上面三点，本发明的有益效果是形成了一种创新的除颤波形，其特征是：具有正反双向电流输出波形；在每一向波形的开始阶段都有高于除颤脉冲的快速极化刺激脉冲，该脉冲基于仿生的神经刺激原理；大电流和注入能量的除颤脉冲，在放电过程中，具有动态阻抗平衡调整能力，以使输出电流保持在一定范围内；正向和反向除颤脉冲之间有约1毫秒的无输出间隔；整个电流波形呈现可控制的衰减趋势。其除颤波形施加在人体上，可以起到增强整体除颤效果减少心肌损害的作用。

附图说明

图1是现有的AED上用的比较多的双向除颤波形。

图2是本发明实现的双向除颤波形，一种基于仿生神经电刺激的双向除颤波形。

图3是本发明中AED整体充电和放电示意框图。

图4是本发明中放电阻抗控制和波形产生功能框图。

具体实施方式

如方框图3所示，模块6先对人体进行心电检测，如发现病人有心律失常需要电击，则开始下一步；模块11将电池12中的电量通过脉冲波和变压器，变为2000多伏高电压给高压电容模块2充电；当电容上的电压充到根据实际监测到的人体复合阻抗计算出的需要的电压时，充电停止，进入放电环节。

可以实现双向波形放电功能的电路由两个交替工作的半桥组成：IGBT模块31和32同时导通，此时高压电容中的放电电流通过5A电极流入人体从5B电极流出人体；而当41和42两个IGBT控制模块导通时，放电电流则由5B电极流入人体从5A电极流出人体。这样就实现了电流双向流经人体的基本功能。在整个放电过程中，放电回路中的模块6和人体7串联在一起。模块6实现心电检测、符合阻抗测量、阻抗动态调控等功能，详细分解见图4.

除颤波形的实现在31和32模块或者41和42模块导通过程中实现。但放电电压加在人体上时，起初IGBT都是导通的，从而63A~63D模块中的大功率电阻器被旁路，这时设备以最大的电流流过人体，从而产生最大的刺激，起到同步神经并活化人体阻抗的功能。

该动作持续0.5毫秒后，63A~63D中的IGBT全部关闭，从而在人体与设备的放电回路中，增加180欧姆电阻，这时人体处于去极化状态，由于人体的储能作用，流经人体的电流会稍微持续一段时间，但电容输出电流迅速下降；当人体电流下降到和电容输出电流相等时，人体的储能效应消失。这时放电电流和电压成线性关系，电流决定于放电回路最大阻抗和人体阻抗的总和，因而电流是较小的。在时间坐标轴的2区间，控制63A~63D某几个模块的IGBT按照一定的组合规律组合开通以减低回路的阻抗，这样可以保证在电容电压下降的情况下，整个通路的电阻阶梯同步变小，从而维持一个近似的恒流，达到最大化的恒流除颤减少心肌损害的目的。