CN101618253A - 一种除颤系统中充放电保护装置及除颤充放电保护方法 - Google Patents

Abstract

一种除颤系统中充放电保护装置及除颤充放电保护方法，应用于除颤仪中，该装置包括双处理器以及充电电路、充电电压检测2、充电控制单元、电源控制单元、IGBT开关电路等硬件电路。应用微处理器用于对控制参数的采样和检测，以及对IGBT开关电路或者充电控制单元的控制，实现正常充放电控制及充电过压和充电超时的第一重保护；第一微处理器则通过对供电电源的控制管理，实现了对充电过压、充电超时和放电超时的第二重保护。本发明由于简化了系统的硬件结构，提高了系统的可靠性和稳定度。并且由于两个微处理器可以动态设置放电超时保护点，因此实现更加灵活的放电安全保护功能。

Description

一种除颤系统中充放电保护装置及除颤充放电保护方法

技术领域

本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种除颤系统中充放电保护装置及除颤充放电保护方法。

背景技术

心室纤维性颤动，简称心室纤颤或室颤，是最严重的一种致命性心律失常。在心室纤维性颤动的情况下，正常而规律性的心室收缩被快速无规律的颤动所代替，因为心室肌不能进行有效的收缩，故动脉血压急剧降至零。如果正常的心律不能迅速恢复，病人很快死亡。而心脏除颤器或者除颤仪就是一种针对室颤、室速和房颤的心脏治疗仪器。心脏除颤器产生较强的、能量可控的脉冲电流作用于心脏来消除某些心律紊乱，使之恢复为窦性心律。这种治疗心律失常的方法称为电击除颤或电复律术。电击的目的就是强迫心脏在瞬间几乎全部处于除极状态，造成瞬间停搏，使心肌各部分活动相位一致，这样就有可能使自律性最高的窦房结重新起搏心脏，控制心搏，转复为窦性心律。

心脏除颤器的工作过程是产生较强的脉冲电流对心脏进行电击，也可描述为先积蓄定量的电能，然后再通过电极释放到人体。其原理框图如下图1所示。除颤高压产生单元能够产生高压，一般由具有开关电源结构的升压电路组成，开关电源可以给储能电容充电，以提供除颤需要的能量。除颤执行单元主要是指包含一些开关管的外放电回路，这些开关管按照一定的开关组合逻辑工作，就可以实现单相的或者双相的，甚至是多相的除颤脉冲波形。另外，有些执行单元还包含一些放电保护装置。除颤的工作过程可以简单的描述为：当收到充电指令时，除颤仪首先根据已经选择的除颤能量给高压电容充电，充电到目标值之后，停止充电，进入等待放电状态。一旦除颤仪接收到放电指令，则按照一定的实现算法和控制逻辑控制开关的导通和关断，对人体实施放电，从而实现既定的除颤脉冲波形。整个工作过程是一个对安全性和可靠性要求比较高的过程，因为充电电压最高可达5000V，瞬间的放电电流最大可达100A，这对储能电容、开关管等的要求比较高。如果充电电压过高，不仅损伤储能电容和充放电电路，还可能会对病人造成不可挽回的伤害。而放电过程是产生除颤脉冲的关键，放电过程一般比较短，总的时间控制在5mS-25mS以内，放电时间太长，除颤脉冲不仅变得无效，而且还可能伤害病人的身体，同样，放电过程也必须是严格受控的，这样才能实现预期的除颤效果，而不对病人产生额外的损伤。另外，在充电过程中，如果充电电流过低或者其他机器故障，将会使充电的时间延长。这对于急救设备——除颤仪来说，是不能容许的。如果出现充电时间过长的情况，系统应该及时停止充电并提供相应的报警信息，以便给出足够的时间进行人工调整或者更换机器。由此可见，在除颤系统中实现除颤充放电过程中的充电过压保护、充电超时保护和放电超时保护是非常重要的。

图1是常见的具有单处理器的除颤仪功能原理框图，其中的硬保护单元和反馈保护单元，分别从除颤高压产生单元的不同位置(一般是升压变压器的原边和其副边的储能电容)取出储能电容的电压值。这样，通过所述两个单元电路实时地检测储能电容的充电电压，就可以实现充电过压保护的冗余设计。硬保护单元从升压变压器的副边直接采样储能电容的电压，将过压信号传递到除颤控制单元，并使用了一个硬件保护电路，一旦检测到电容过压，就可以直接产生关断充电电路的信号。反馈保护单元则是通过变压器的原边反馈回来的电压，将实时电压和过压信息发送给除颤控制单元，由除颤控制单元关断充电电路。充电超时保护电路可以通过硬件延迟电路结合软件定时来实现，以满足单一故障要求。充电过程一开始，软件就开始计时，超过设定的充电时间上限，而还没有达到充电目标值，则停止充电。同时，充电开始时，硬件延迟电路也被触发，到达延迟时间，电容电压还没有达到目标值，电路则会产生超时信号关断充电电路并通知除颤控制单元。由于放电过程是产生除颤脉冲的关键，故除颤仪也会采用硬件延时电路对放电过程进行保护，一旦出现放电超时的情况，则可以及时切断放电回路，停止外放电的进行。目前对于充电过压控制、充电超时控制和放电超时控制，通常是根据除颤系统的安全需求，将硬件电路和对单处理器软件编程结合使用，实现安全保护的单一故障设计，需要冗余设计的地方，直接添加相应的硬件电路来满足要求。这样就可以实现安全保护的冗余设计和单一故障设计。但是，太复杂的硬件电路会使系统结构变得复杂，尤其是在实现冗余设计的时候，过多的硬件电路不仅使系统变得很庞大，还容易使电路之间的级联出现逻辑上的不匹配，过多元器件的堆积会降低整个系统的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种除颤系统中充放电保护装置及除颤充放电保护方法，可以在控制充电电压的同时实现充电超时保护，并且电路简单，可以提高除颤系统的可靠性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种除颤系统中充放电保护装置，包括充电电路，以及

第二充电电压检测模块，所述第二充电电压检测模块与除颤系统中充电电容相连，用于获取充电电容上的充电电压，以及将该充电电压进行电压变换并输出；

第一微处理器和应用微处理器，二者通讯连接，且所述应用微处理器与所述第二充电电压检测模块输出端相连；

与所述充电电路相连的充电控制单元，该充电控制单元由所述第一微处理器和应用微处理器控制，输出启动或停止充电的控制信号；

所述应用微处理器和第一微处理器用于在充电初始时刻共同输出充电使能信号给所述充电控制单元，使充电控制单元输出启动充电的控制信号控制充电电路开始充电，以及在所述充电电压到达目标电压值时分别输出第一和第二停止充电信号给所述充电控制单元，使所述充电控制单元输出停止充电的控制信号，控制所述充电电路停止充电；所述应用微处理器还用于对充电时间进行计时，以及对第二充电电压检测模块输出的电压进行采样，并判断所述充电电压是否到达目标电压值，在计时至预设的充电超时保护时间点，而其检测到的所述充电电压未达到所述目标电压值时，所述应用微处理器输出第一停止充电信号给所述充电控制单元，结束充电过程。

所述的充放电保护装置，其中：还包括第一充电电压检测模块，所述的第一充电电压检测模块与所述充电电路相连，用于获取反映所述充电电压变化规律的检测电压，以及将该检测电压进行电压变换并输出，所述第一微处理器对第一充电电压检测模块输出电压进行采样，并根据采样电压进行充电超时判断，当所述第一微处理器计时至预设的充电超时保护时间点，并判断所述充电电压未达到所述目标电压值时，输出第二停止充电信号给所述充电控制单元。

所述的充放电保护装置，其中：还包括一电源控制单元，所述电源控制单元与充电电路的供电电源相连；当所述第一微处理器计时至预设的充电超时保护时间点，并判断所述充电电压未达到所述目标电压值时，所述第一微处理器还输出充电超时控制信号给所述电源控制单元，使所述电源控制单元产生并输出关闭充电供电信号，用于切断所述充电电路的供电。

所述的充放电保护装置，其中：还包括一电源控制单元，所述电源控制单元与充电电路的供电电源相连；当所述应用微处理器计时至预设的充电超时保护时间点，并判断所述充电电压未达到所述目标电压值时，所述应用微处理器通知所述第一微处理器，所述第一微处理器输出充电超时控制信号给所述电源控制单元，使所述电源控制单元产生并输出关闭充电供电信号，用于切断所述充电电路的供电。

所述的充放电保护装置，其中：还包括串联在除颤系统放电回路的IGBT开关电路，所述应用微处理器根据放电周期控制所述IGBT开关电路的导通和关断；所述电源控制单元还与IGBT供电变压器相连，所述应用微处理器还在放电初始时刻通知所述第一微处理器开始计时，所述第一微处理器计时到放电超时保护时间点时，输出放电超时控制信号给所述电源控制单元，使所述电源控制单元产生并输出关闭放电供电信号至所述IGBT供电变压器，用于切断所述IGBT开关电路的供电。

所述的充放电保护装置，其中：所述应用微处理器还用于测量人体阻抗，并根据所述人体阻抗设置所述放电周期；所述第一微处理器根据所述放电周期设置放电超时保护时间点。

所述的充放电保护装置，其中：还包括与所述第二充电电压检测模块相连的第二充电过压中断模块，以及与所述充电电路的供电电源相连的电源控制单元，所述第二充电过压中断模块用于根据所述第二充电电压检测模块输出的电压对所述充电电压值是否过压进行判断，并在充电电压超过预设充电过压保护值时产生第二过压中断信号给所述电源控制单元，使所述电源控制单元输出关闭充电供电信号，切断所述充电电路的供电。

所述的充放电保护装置，其中：还包括与所述充电电路相连的第一充电过压中断模块，所述第一充电过压中断模块用于对所述充电电压值是否过压进行判断，并在所述充电电压超过所述预设充电过压保护值时产生第一过压中断信号给所述电源控制单元，使所述电源控制单元输出关闭充电供电信号，切断所述充电电路的供电。

所述的充放电保护装置，其中：所述的第一微处理器采用除颤系统中负责心电算法和AED算法的算法微处理器实现。

所述的充放电保护装置，其中：所述算法微处理器的接地端为大地，所述应用微处理器、第二充电电压检测模块、IGBT开关电路、第二充电过压中断模块以及所述充电电容与所述算法微处理器电气隔离，所述算法微处理器与应用微处理器之间通过隔离器件实现通讯，所述应用微处理器通过隔离器件与所述充电控制单元连接，所述第二充电过压中断模块通过隔离器件与所述电源控制单元连接；还包括一隔离供电变压器，用于为所述应用微处理器、第二充电电压检测模块供电。

所述的充放电保护装置，其中：所述隔离器件采用光耦、磁耦或电容耦合器件。

一种除颤充放电保护方法，所述方法包括如下步骤：

A、当收到充电指令时，充电电路开始充电并进行充电计时；

B、判断充电电压是否达到目标电压值，当达到目标电压值时给出控制充电电路停止充电的充电停止信号后转至步骤C；否则，转至步骤D；

C、若所述充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出过压中断信号，关闭充电电路的供电电源；

D、判断充电时间是否到预设的充电超时保护时间点，当充电时间达到预设的充电超时保护时间点时，给出所述充电停止信号，控制充电电路停止充电。

所述的方法，其中：所述步骤D还包括如下处理：若所述充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出超时关闭信号，关闭充电电路的供电电源。

所述的方法，其中：所述步骤B和步骤D中的所述充电停止信号至少包括两个，当其中一个有效时，即可控制充电电路停止充电。

所述的方法，其中：所述步骤C中的所述过压中断信号至少包括两个，当其中一个有效时，即可关闭充电电路的供电电源。

本发明的有益效果为：1、本发明采用双处理器以及简单的硬件电路即可实现充电过程的电压控制以及充电超时保护功能，由于简化了硬件电路结构，故提高了除颤系统的稳定度和可靠性。2、本发明还在简化了硬件电路结构的基础上实现了充电过压、充电超时保护的冗余设计，以及放电超时保护的单一故障设计。3、可以根据不同的人体阻抗，利用双处理器灵活地设置放电保护时间，实现了以前使用大量复杂硬件电路才能实现的功能，满足了不同人群的使用需求。4、由于第一微处理器可以采用除颤系统中的算法微处理器实现，算法微处理器同时承担除颤系统心电、AED算法功能和实现对充电过压，充电超时和放电超时的第二重保护功能，本发明通过把包括应用微处理器、IGBT开关电路、第二充电电压检测模块、第二充电过压中断模块的应用部分与算法微处理器电气隔离，减少了应用部分高压大电流对算法微处理器的干扰，增加了除颤系统的可靠性。

附图说明

图1为通常的除颤仪的功能原理框图；

图2为本发明除颤系统中充放电控制装置实施例的功能框图；

图3为本发明除颤充电控制及过压保护电路的功能框图；

图4为本发明除颤充电超时保护电路的功能框图；

图5为本发明除颤放电控制及放电超时保护电路的功能框图；

图6为双相波除颤脉冲波形；

图7为本发明除颤充电控制方法流程图；

图8为本发明除颤放电控制方法流程图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明除颤充放电保护装置的一个具体实施例如图2所示，除颤系统中包括除颤充电变压器，与除颤充电变压器副边相连的充电电容，以及IGBT供电变压器。除颤充电变压器通常是一个反激式变压器，其原边与除颤充放电控制装置中的充电电路相连，通过对充电电路的控制，除颤充电变压器对充电电容进行充电。除颤充放电保护装置包括两个微处理器：第一微处理器和应用微处理器，以及一些简单的硬件电路。硬件电路包括：与充电电容相连第二充电电压检测模块(充电电压检测2)，用于获取充电电容上的充电电压，以及将该充电电压进行高变低的电压变换，其输出端与应用微处理器相连；与充电电路相连的第一充电电压检测模块(充电电压检测1)，用于从除颤充电变压器的原边间接获得反映充电电容上充电电压变化的检测电压，并将该检测电压进行电压变换和输出，其输出端与第一微处理器相连；与充电电路相连的充电控制单元，该充电控制单元由第一微处理器和应用微处理器控制，当充电开始时，充电控制单元输出启动充电的控制信号，使充电电路开始充电，当充电到目标电压值时，或第一微处理器和应用微处理器计时至充电超时保护时间点，而充电电压未达到目标电压值时，充电控制单元输出停止充电的控制信号，控制充电电路停止充电；与充电电路相连的第一充电过压中断模块(充电过压中断1)，与充电电压检测2相连的第二充电过压中断模块(充电过压中断2)，以及与充电电路相连的电源控制单元，当充电过压时，充电过压中断1和充电过压中断2分别产生过压中断信号1和过压中断信号2控制电源控制模块，使所述电源控制模块输出关闭充电供电信号，切断所述充电电路的供电。还包括串联在除颤系统放电回路的IGBT开关电路，该IGBT开关电路由IGBT供电变压器供电，应用微处理器根据放电周期控制IGBT开关电路的导通和关断，实现正常放电控制；并且应用微处理器还在放电初始时刻通知第一微处理器开始计时，第一微处理器计时到放电超时保护时间点时，输出第二控制信号给所述电源控制模块，使所述电源控制模块产生并输出关闭放电供电信号给IGBT供电变压器，用于切断所述IGBT开关电路的供电。其中，应用微处理器主要负责应用部分的检测和控制功能，包括对电压、电流、心电、人体阻抗等的采样，以及对除颤放电过程的控制等。而第一微处理器通过控制除颤充电变压器以及IGBT供电变压原边的供电来实现对供电电源的控制管理，所以其可以实现安全保护冗余设计中充电过压、充电超时和放电超的第二重保护。本发明通过使用双处理器以及简单的硬件电路实现除颤充放电过程中的充放电控制、充电过压保护、充电超时保护和放电超时保护，由于简化了硬件电路，提高了系统可靠度和稳定性。

在实际应用中，第一微处理器可以采用除颤系统中承担心电算法和AED算法的算法微处理器来实现。为了保证实现算法的算法微处理器免遭来自应用部分的高电压和大电流所产生的干扰，增加除颤系统的可靠性，本实施例中将算法微处理器与应用部分的硬件电路和应用微处理器进行电气隔离。即将两个微处理器以及硬件电路分别位于隔离带的两侧，其中，算法微处理器的接地端为大地，所以该微处理器所在的区域被称为非隔离区域，而应用微处理器的接地端，以及充电电压检测2、充电过压中断2、IGBT开关电路、充电电容的接地端均通过高阻(如100M的电阻)跨过隔离带和算法微处理器的地端(大地)相连，由于这部分电路的接地端是和大地隔离的，所以应用微处理器所在的区域被称为隔离区域。由于算法微处理器和应用微处理器电气隔离，因此二者通过隔离器件进行通讯，并且应用微处理器通过隔离器件与充电控制单元连接，充电过压中断2通过隔离器件与电源控制模块连接。隔离器件可以采用满足绝缘距离要求的光耦、磁耦或者电容耦合器件，例如本实施例中采用的ADI公司的磁耦ADUM2401。还包括位于隔离带上的隔离供电变压器，负责给隔离区域内的所有器件供电。由于算法微处理器要承担除颤心电算法和AED算法，因此对算法微处理器的运算能力和处理速度要求比较高，一般选择DSP可以满足设计需求，例如采用ADI公司的BF53X系列的DSP，而应用微处理器一般采用MCU即可。

以下根据充放电控制装置功能框图的分解图分别详细叙述正常充电控制、充电过压保护、充电超时保护，以及放电控制和放电超时保护的工作原理和控制过程。

如图3所示，充电控制及充电过压保护工作原理如下：充电控制单元是由两个微处理器共同控制的，它们可以合作启动和停止充电，实现正常的充电控制。充电开始时，算法微处理器通知应用微处理器，或者是应用微处理器通知算法微处理器，两个微处理器都输出使能充电信号给充电控制单元，使充电控制单元输出启动充电的控制信号控制充电电路开始充电，充电过程才能正式开始。一旦应用微处理器通过充电电压检测2检测到充电电容上的电压达到目标电压值，则输出停止充电信号2给充电控制单元并通知算法微处理器，算法微处理器也会输出停止充电信号1给充电控制单元，这两个停止充电信号只要有一个是有效的，充电控制单元都能控制充电电路停止充电过程，正常的充电过程结束。充电过压反映的是充电过程不能被正常停止的现象，充电过程不能被停止产生的最直接的后果就是损坏储能电容和充电电路，同时对病人存在潜在的伤害和危险。如果出现充电过压，即当充电电容的电压达到需要的目标电压值后，充电控制单元不能有效地使充电电路停止工作。随着充电电容上电压的进一步升高，直到达到预设的充电过压保护点，充电电压检测2则可以触发充电过压中断2电路，使充电过压中断2产生的过压中断信号2可直接经过隔离器件到达非隔离侧的电源控制单元，由电源控制单元输出关闭充电供电信号，控制充电电路的供电电源关闭，以掉电方式停止充电过程。另外，充电过压中断1电路通过检测除颤充电变压器的原边电压来间接获得当前电容上的电压，当充电电压达到预设的充电过压保护点时，也可以触发充电过压中断1电路，使其产生一个过压中断信号1给电源控制单元，以关闭充电电路的供电电源。充电过压中断1和充电过压中断2只要有一个电路产生了有效的过压中断信号，电源控制单元就会输出关闭充电供电信号，充电电路的供电电源都会被关闭，实现了充电过压的双重保护。同时，电源控制单元在接受到有效的过压中断信号以后，还会产生一个中断通知信号到算法微处理器，表明目前的状态是过压中断。由此可见，该实施例实现了对充电过程的安全控制，并结合双过压中断硬件电路，实现了充电过压保护的冗余设计。

充电超时的出现可能是由于电池或者AC供电不足，或者是充电电路出现故障等。充电超时必须能被及时的指示出来，否则会延误治疗的最佳时机，对病人会造成不可挽回的间接伤害。除颤标准对充电时间有指标性要求，旨在提高除颤器的安全性和可靠性。参见图4，充电控制单元是构成充电超时保护结构的主要单元。当充电正式启动后，算法微处理器和应用部分的微处理器分别开始计时，充电电压检测1和充电电压检测2电路分别将充电电容的电压变换后输出，分别由算法微处理器和应用微处理器对充电电压检测1和充电电压检测2电路输出的电压进行采样。应用微处理器如采用ADI公司的ADUC7024实现，由于ADUC7024有内部AD，可以提供10通道A/D采样，用在此处很适合。如果算法微处理器采用之前所述的BF53x系列的DSP，由于BF53x没有内部AD，还需要在充电电压检测1和算法微处理器之间增加一电压采样电路，电压采样电路得主要结构是一片AD芯片。这样，算法微处理器和应用微处理器根据各自的采样电压结果，同时在做超时保护判断。任何一个微处理器在软件定时器预先设置的充电超时保护时间点上，检测到储能电容的电压仍然不能达到预先设定的目标电压值时，则分别发送充电停止信号到充电控制单元，都可以停止充电过程，实现充电超时保护，即两个微处理器共同承担对除颤系统的充电超时保护，实现两个微处理器同时判断充电超时的冗余设计。另外，充电超时后，由于两个微处理器的充电停止信号都只能通过充电控制单元才能起作用，所以，为了防止充电控制单元的单一故障，在非隔离侧的算法微处理器还直接输出一充电超时控制信号给电源控制单元，由电源控制单元切断充电电路的供电电源，即，一旦充电控制单元出现故障，充电电路也会因为供电被切断而停止工作，实现了充电超时的双重保护。

放电周期是和除颤效果关系比较密切的一个参数指标。如图5所示，目前，双相波的放电周期分布在5ms-25ms之间，即第一相脉冲周期T1与第二相脉冲周期T2及两脉冲之间的等待时间之和T在5ms到25ms之间，并且放电周期必须是可控的。放电周期超过此范围，波形不仅变得无效，甚至降低除颤转复率，还有可能对人的心肌造成额外的伤害，这对于除颤仪这样一个对安全性要求比较高的治疗仪器是不能被允许的。本发明使用一个独立的算法微处理器承担对除颤系统的放电超时保护，另外一个应用微处理器承担正常的除颤放电功能。在不使用其他硬件延时电路的条件下，就可以满足放电超时单一故障的要求。如图6所示，IGBT开关电路(Insulated Gate Bipolar Transistor-绝缘栅极型功率管)串联在除颤系统外放电回路中，由IGBT供电变压器提供电源，并且电源控制单元与IGBT供电变压器相连。应用微处理器负责对IGBT开关电路的控制，控制IGBT的开通和关断，以输出一定周期的除颤双相脉冲。放电控制及超市保护流程如图7所示，在除颤放电的初始时刻，应用部分微处理器会以中断方式通知算法微处理器，算法微处理器接收到中断后开始软件计时，当算法微处理器的定时器计到放电超时保护时间点时，无论除颤放电是否完成，其都会输出放电超时控制信号给电源控制单元，由电源控制单元关断IGBT开关电路的供电，这样除颤放电就会因为IGBT开关掉电而被禁止。因此，如果放电周期结束时，IGBT开关电路不能及时被关断，也就是出现放电超时现象，通过算法微处理器的超时保护就可以切断IGBT开关电路的供电，从而停止外放电的进行，实现放电超时保护的单一故障设计要求。而现有技术采用单微处理器，就很难避免在除颤放电过程中，微处理器出现故障所引起的危险后果。因为采用单微处理器，其在控制IGBT开关的关断和导通的同时，还要计时来履行除颤放电超时保护的功能。一旦在这个时候，出现微处理器的故障，IGBT开关可能不能被关断，同时，IGBT的供电电源也可能不能被关断，除颤放电超时保护功能就会失效。由此可见，本发明采用双处理器实现放电控制和放电超时保护，提高了除颤放电的安全可靠性。

同时，使用两个微处理器可以实现更加灵活的放电安全保护功能，以前使用大量的复杂硬件电路才能实现的功能，现在通过微处理器的软件编程和定时就可以实现。在单微处理器系统中，微处理器在进行除颤放电的同时，还要通过触发一个硬件延迟电路来对整个放电过程进行保护，即放电超时保护。硬件延迟电路的输出信号可以控制开关电路，以切断放电电路和人体的通路，不管放电是否完成，对人体的放电回路必须在这个延迟时间之后被切断。但是，硬件延迟电路的定时功能不灵活，不易随意调整和设定。之前提到除颤放电周期分布在5ms-25ms之间，即放电要在5ms-25ms之内完成，这个放电周期是随着病人的阻抗不同而不同的，病人的阻抗越大，这个放电时间就越长。因此，正常的放电过程也应该是根据病人阻抗的不同而长短不同的，而放电超时保护时间点，即放电超时保护周期必须大于放电周期，由于硬件电路固定后，硬件延迟电路只能实现一个固定的保护时间，比如设计延迟时间为30ms，这样，才能对整个阻抗范围内的病人实现放电超时保护。本发明的除颤充放电控制装置中，应用微处理器还用于测量病人的阻抗，并根据测得的病人阻抗调整第一相脉冲和第二相脉冲的放电周期，算法微处理器接收到中断通知后开始软件计时，其定时器的设置(即除颤放电超时保护周期的设置)以实际测得的病人阻抗为参考依据，动态地确定这个超时保护周期，大阻抗的病人，保护时间设置的就长，小阻抗的病人，保护时间就短。超时保护周期的设置始终要比放电周期稍长，以保证IGBT供电电源的掉电是在IGBT关断之后，实现放电超时保护。这样的保护是非常灵活和有效的，并且由于大大简化了系统的硬件结构，提高了系统的可靠性和稳定度。

本发明还保护了一种除颤充放电保护方法，如图8所示，所述方法包括如下步骤：

A、当收到充电指令时，充电电路开始充电并由算法微处理器和应用微处理器进行充电计时；

B、判断充电电压是否达到目标电压值，当达到目标电压值时，给出控制充电电路停止充电的充电停止信号后转至步骤C，所述的充电停止信号可以是两个，并且只要当其中一个有效时，即可控制充电电路停止充电；未达到目标电压值时转至步骤D；

C、若所述充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出过压中断信号，关闭充电电路的供电电源，所述的过压中断信号可以是两个，并且只要当其中一个有效时，即可关闭充电电路的供电电源，结束充电。

D、判断充电时间是否到预设的充电超时保护时间点，当充电时间达到预设的充电超时保护时间点时，给出所述充电停止信号，控制充电电路停止充电；若充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出超时关闭信号，关闭充电电路的供电电源，结束充电。其中，所述的充电停止信号也可以是两个，并且只要当其中一个有效时，即可控制充电电路停止充电。

本发明的除颤充放电保护装置可作为除颤系统的安全保护电路直接应用于除颤仪、自动体外除颤仪(AED)及除颤监护仪等医疗设备。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1、一种除颤系统中充放电保护装置，包括充电电路，其特征在于：还包括

第二充电电压检测模块，所述第二充电电压检测模块用于获取充电电容上的充电电压，输出与所述充电电压等比的参量，以及

与所述第二充电电压检测模块连接的应用微处理器，所述应用微处理器用于控制所述充电电路开始充电或停止充电，以及进行充电计时，在充电计时至预设的充电超时保护时间点，并根据所述参量判断所述充电电压未达到目标值时，控制所述充电电路停止充电。

2、根据权利要求1所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括与所述应用微处理器通讯连接的第一微处理器，以及第一充电电压检测模块；所述的第一充电电压检测模块用于获取反映所述充电电压变化规律的参数，并输出与所述充电电压等比的检测电压，所述第一微处理器用于对充电时间进行计时，以及对第一充电电压检测模块输出的检测电压进行采样，当计时至所述充电超时保护时间点，并根据所述检测电压判断所述充电电压未达到所述目标值时，控制所述充电电路停止充电。

3、根据权利要求2所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括一电源控制单元，所述电源控制单元与充电电路的供电电源相连；当所述第一微处理器计时至所述充电超时保护时间点，并判断所述充电电压未达到所述目标值时，所述第一微处理器还输出充电超时控制信号给所述电源控制单元，切断所述充电电路的供电。

4、根据权利要求3所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括充电控制单元，该充电控制单元由所述第一微处理器和应用微处理器控制，输出启动或停止充电的控制信号至所述充电电路。

5、根据权利要求1所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括与所述应用微处理器通讯连接的第一微处理器，一电源控制单元，以及串联在除颤系统放电回路的开关电路，所述应用微处理器还根据放电周期控制所述开关电路的导通和关断；所述电源控制单元与IGBT供电变压器相连，所述第一微处理器用于对放电时间进行计时，当计时到放电超时保护时间点时，输出放电超时控制信号给所述电源控制单元，切断所述开关电路的供电。

6、根据权利要求5所述的充放电保护装置，其特征在于：所述应用微处理器还用于测量人体阻抗，并根据所述人体阻抗设置所述放电周期；所述第一微处理器根据所述放电周期设置放电超时保护时间点。

7、根据权利要求4所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括与所述第二充电电压检测模块相连的第二充电过压中断模块，所述第二充电过压中断模块用于根据所述第二充电电压检测模块输出的所述参量对所述充电电压值进行判断，并在充电电压超过预设充电过压保护值时产生第二过压中断信号给所述电源控制单元，切断所述充电电路的供电。

8、根据权利要求7所述的充放电保护装置，其特征在于：还包括与所述充电电路相连的第一充电过压中断模块，所述第一充电过压中断模块用于对所述充电电压值进行判断，并在所述充电电压超过所述预设充电过压保护值时产生第一过压中断信号给所述电源控制单元，切断所述充电电路的供电。

9、根据权利要求8所述的充放电保护装置，其特征在于：所述的第一微处理器采用除颤系统中负责心电算法和AED算法的算法微处理器实现；所述算法微处理器的接地端为大地，所述应用微处理器、第二充电电压检测模块、第二充电过压中断模块以及所述充电电容与所述算法微处理器电气隔离，所述算法微处理器与应用微处理器之间通过隔离器件实现通讯，所述应用微处理器通过隔离器件与所述充电控制单元连接；还包括一隔离供电变压器，用于为所述应用微处理器、第二充电电压检测模块供电。

10、根据权利要求6所述的充放电保护装置，其特征在于：所述的第一微处理器采用除颤系统中负责心电算法和AED算法的算法微处理器实现；所述算法微处理器的接地端为大地，所述应用微处理器、第二充电过压中断模块、开关电路以及所述充电电容接地端均与大地隔离，所述算法微处理器与应用微处理器之间通过隔离器件实现通讯；还包括一隔离供电变压器，用于为所述应用微处理器、第二充电过压中断模块及开关电路供电。

11、根据权利要求9或10所述的充放电保护装置，其特征在于：所述隔离器件采用光耦、磁耦或电容耦合器件。

12、一种除颤充放电保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、当收到充电指令时，充电电路开始充电并进行充电计时；

B、判断充电电压是否达到目标电压值，当达到目标电压值时给出控制充电电路停止充电的充电停止信号后转至步骤C；否则，转至步骤D；

C、若所述充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出过压中断信号，关闭充电电路的供电电源；

D、判断充电时间是否到预设的充电超时保护时间点，当充电时间达到预设的充电超时保护时间点时，给出所述充电停止信号，控制充电电路停止充电。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述步骤D还包括如下处理：若所述充电停止信号无法使充电电路停止充电，则给出超时关闭信号，关闭充电电路的供电电源。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述步骤B和步骤D中的所述充电停止信号至少包括两个，当其中一个有效时，即可控制充电电路停止充电。

15、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述步骤C中的所述过压中断信号至少包括两个，当其中一个有效时，即可关闭充电电路的供电电源。

16、根据权利要求12至15任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述步骤A包括如下处理：当应用微处理器和第一微处理器同时输出充电使能信号给充电控制单元后，所述充电控制单元控制充电电路开始充电。

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