CN102553074A - 一种双相波除颤电路及除颤仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双相波除颤电路及除颤仪，包括：开关电路，其被耦合为通过可控地切换开关状态先后将第一相脉冲和第二相脉冲施加到除颤电极上；第一储能装置，其在双相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，既参与向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，又参与向所述除颤电极输送第二相脉冲电流；第二储能装置，其与第一储能装置以组合方式向所述除颤电极输送第一相脉冲电流或第二相脉冲电流，该组合方式使第二相放电时间常数不同于第一相脉冲放电时间常数，或使所述第二相脉冲的起始电压大于第一相脉冲的结束电压，从而提高第二相脉冲的治疗效果，并达到提高患者转复率的目的。

Description

一种双相波除颤电路及除颤仪

技术领域

本发明涉及一种除颤仪，尤其涉及一种除颤仪的双相波除颤电路。

背景技术

根据有关统计资料，世界越来越多的人由于心脏病突发没有得到有效及时的治疗而丧失了生命，其中对人生命威胁最大的就是心室纤维性颤动，即心室丧失供血能力，无法再为人体泵送所需要的血量的一种状态。根据医学界的研究，针对心室纤颤最有效的治疗方法就是对患者进行除颤，即利用一个大电流脉冲刺激心室恢复正常泵血功能。

自动体外除颤的电流标准是双相波形，目前较为常用的除颤方法也是采用双相波进行除颤治疗，之所以采用双相波进行除颤治疗，是考虑到可能存在以下生理机理，即心脏在被双相脉冲的第一相电击时产生极化效应，双相脉冲的第二相可使得刚被第一相电击的心脏的心肌细胞发生去极化效应并产生更好的治疗效果。如图1所示是采用一个单电容和一个切换电路来实现双相波的电路。当开关SW1和SW3导通时，电容C1对患者放电实现第一相脉冲治疗；当SW2和SW4导通时，利用电容C1的剩余能量对患者进行第二相脉冲的治疗。其特点是双相脉冲都是由同一个电容提供放电脉冲，第二相脉冲放电时利用的是电容C1经过第一相脉冲治疗后的剩余能量。因此第二相脉冲放电时流经患者的电流明显小于第一相脉冲，尤其是对于胸阻阻抗很小的患者，第二相脉冲的电流明显偏小，从而使治疗效果减弱。图2是放电时的患者电流波形。双相波具有第一相和第二相两个放电阶段，第二相电流的极性与第一相相反，应用较广泛的双相波是双相指数截断(BTE)波形，如图2所示，其特点是第二相脉冲起始电流与第一相脉冲结束电流相等。从图上可以看到，在患者阻抗较大时，第二相脉冲的电流与第一相脉冲电流差异不是很大；但在患者阻抗较小时，二者电流相差有5倍之多。而且，由于双相只有同一个电容放电，所以人体放电时间常数也相同。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供另外一种可产生双相波进行除颤治疗的双相波除颤电路及除颤仪。

根据本发明的一方面，提供一种双相波除颤电路，用于与一对除颤电极连接时为患者提供双相脉冲，所述双相波除颤电路包括：开关电路，其包括用于分别对应地耦合到一对除颤电极上的第一输出端子和第二输出端子，所述开关电路被耦合为通过可控地切换开关状态先后将双相脉冲中的第一相脉冲和与第一相脉冲方向相反的第二相脉冲施加到除颤电极上；第一储能装置，其在双相脉冲的第一相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，参与向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，参与向所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流；第二储能装置，其在双相脉冲的第一相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，与第一储能装置共同向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，和/或在双相脉冲的第二相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，与第一储能装置共同向所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

在一种实施例中，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置共同为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。例如第一储能装置和第二储能装置通过串联或并联的方式为所述除颤电极输送第二相脉冲电流。

在一种实施例中，所述第一储能装置和第二储能装置串联，所述开关电路包括：第一开关组，其在双相脉冲的第二相脉冲期间断开，在双相脉冲的第一相脉冲期间导通，使第一储能装置的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第一输出端子和第二输出端子；第二开关组，其在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置所形成的串联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第二输出端子和第一输出端子。

在另一种实施例中，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置并联后为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

根据本发明的另一方面，还提供一种双相波除颤电路，用于与一对除颤电极连接时为患者提供正方向的第一相脉冲和反方向的第二相脉冲，包括：开关电路，其包括用于分别对应地耦合到一对除颤电极上的第一输出端子和第二输出端子，所述开关电路被耦合为通过可控地切换开关状态先后将双相脉冲中的第一相脉冲和与第一相脉冲方向相反的第二相脉冲施加到除颤电极上；微处理器，所述微处理器向所述开关电路输出控制信号，控制所述开关电路切换开关状态；第一储能装置，其在双相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，既参与向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，又参与向所述除颤电极输送第二相脉冲电流；第二储能装置，其与第一储能装置以组合方式向所述除颤电极输送第一相脉冲电流或第二相脉冲电流，该组合方式使第二相放电时间常数不同于第一相脉冲放电时间常数，或该组合方式使所述第二相脉冲的起始电压大于第一相脉冲的结束电压。

本发明还提供一种除颤仪，包括一对用于与患者的身体规定部位接触除颤电极，以及上述的双相波除颤电路，所述开关电路的第一输出端子和第二输出端子分别对应地耦合到一对除颤电极上。

附图说明

图1为采用一个电容实现的双相波除颤电路；

图2为不同胸阻阻抗的双相电流比较图；

图3为本发明一种实施例的电路框图；

图4为采用本发明的不同胸阻阻抗的双相电流比较图；

图5为图3所示电路的充电原理图；

图6为本发明另一种实施例的电路框图；

图7为图6所示电路的充电原理图；

图8为本发明又一种实施例的电路框图。

具体实施方式

当需要采用除颤仪对患者进行除颤治疗时，通常采用双相波除颤方法，即先将第一相脉冲施加到患者身上，紧接着再将与第一相脉冲方向相反的第二相脉冲施加到患者身上，本申请中，假设第一相脉冲为正方向，第二相脉冲为反方向。由开关电路选择性地切换开关状态先后将正方向的第一相脉冲和反方向的第二相脉冲施加到除颤电极上。

本发明提出了一种利用两个储能装置进行双相波除颤治疗的思路，其中一个储能装置为主放电装置，另一个储能装置(第二储能装置)做为辅助放电装置。即第一储能装置既对患者实施第一相脉冲的电击治疗，又对患者实施第二相脉冲的电击治疗，而第二储能装置在第一相脉冲和/或第二相脉冲的治疗过程中辅助第一储能装置治疗。即第二储能装置与第一储能装置组合后对患者放电，一起实施第一相脉冲和/或第二相脉冲的电击治疗。

在本发明的实施例中，采用两个储能装置实现双相波除颤电路，其中第一储能装置既在第一相脉冲期间参与向除颤电极输送第一相脉冲电流，又在第二相脉冲期间参与向除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的第二相脉冲电流，第二储能装置根据设计可以在第一相脉冲期间参与向除颤电极输送第一相脉冲电流，也可以在第二相脉冲期间参与向除颤电极输送第二相脉冲，或者两相脉冲都参与。当第二储能装置和第一储能装置以组合方式向所述除颤电极输送第一相脉冲电流或第二相脉冲电流时，该组合方式使第二相放电时间常数不同于第一相脉冲放电时间常数，或该组合方式使所述第二相脉冲的起始电压/电流大于第一相脉冲的结束电压。

为使第二相放电时间常数不同于第一相脉冲放电时间常数，或该组合方式使所述第二相脉冲的起始电压大于第一相脉冲的结束电压，可采用以下方案：

在一种实施例中，第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置共同为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。例如，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以串联方式或并联方式组合后为所述除颤电极输送第二相脉冲电流，其一种具体实施方案例如：第一储能装置和第二储能装置串联，所述开关电路在双相脉冲的第一相脉冲期间通过开关状态切换将第一储能装置耦合到除颤电极上，在双相脉冲的第二相脉冲期间通过开关状态切换将串联的第一储能装置和第二储能装置耦合到除颤电极上。例如，开关电路包括第一开关组和第二开关组，第一开关组在双相脉冲的第一相脉冲期间导通，使第一储能装置的正负两端(例如第一储能装置的正极和负极)分别耦合到开关电路的第一输出端子和第二输出端子；第二开关组在双相脉冲的第二相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置所形成的串联支路的正负两端(例如第二储能装置的正极和第一储能装置的负极)分别耦合到开关电路的第二输出端子和第一输出端子。

由于是双电容放电，在第二相脉冲期间，第一储能装置和第二储能装置共同提供第二相脉冲，因此可通过设计第二储能装置的起始放电电流和/或连接方式，使第二相脉冲的放电起始电压或电流大于第一相脉冲放电的结束电压或电流，从而有效避免现有技术中单电容进行双相波治疗时第二相脉冲起始电流远小于第一相脉冲起始电流的缺点，并可以获得第一相脉冲和第二脉冲不同的放电时间常数和波形，并达到提高患者转复率的目的。在第二相脉冲治疗时，第二相脉冲的起始电流可以被任意调整为高于第一相脉冲的结束电流，减小第二相脉冲的电流与第一相脉冲电流的差异，尤其是可弥补患者阻抗较低情况下第二相脉冲起始电流太小的缺陷，从而提高第二相脉冲的治疗效果。

在另一种实施例中，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置共同为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。例如，在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置串联或并联后为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，而在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

在又一种实施例中，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以第一组合方式共同为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以第二组合方式共同为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图3，除颤仪包括一对除颤电极18、19和双相波除颤电路。一对除颤电极18、19用于与患者的身体规定部位接触。双相波除颤电路包括微处理器1、开关电路2、第一储能装置和第二储能装置。

一种实施例中，微处理器1构成了双相波除颤电路的控制系统，例如，根据用户的指令生成相应的控制命令，或者根据输入数据进行运算，并根据运算结果进行控制。在另一实施例中，微处理器1也可以作为整个除颤仪的控制系统。

开关电路2用于选择性地切换开关状态，以便先后将正方向的第一相脉冲和反方向的第二相脉冲施加到除颤电极上，开关电路2包括用于分别与一对除颤电极对应连接的第一输出端子和第二输出端子，在一种实施例中，第一输出端子、第二输出端子和一对除颤电极一一对应固定连接在一起。在另一种实施例中，第一输出端子和第二输出端子通过一个接口，使一对除颤电极可拆卸地和第一输出端子、第二输出端子一一对应连接。在一种实施例中，开关电路2包括第一开关组和第二开关组，第一开关组包括第一开关SW1和第三开关SW3，第二开关组包括第二开关SW2和第四开关SW4。在一种实施例中，四个开关的控制端耦合到微处理器1，由微处理器1输出控制信号，四个开关响应控制信号，在导通和断开状态之间切换。在另外的实施例中，开关电路2还可以包括与四个开关对应的驱动电路，四个开关的控制端分别耦合到其对应的驱动电路，由驱动电路控制各开关的状态切换。

在一种实施例中，第一储能装置和第二储能装置例如是电容，如图3所示，第一储能装置包括第一电容4a，第二储能装置包括第二电容4b。此处，本领域技术人员应当理解，第一电容4a和第二电容4b可以是一个电容，也可以是多个电容的组合。

在图3所示的实施例中，第一电容4a和第二电容4b串联连接，即第一电容4a的第一引线14和第二电容4b的第二引线连接在一起，为方便描述，认为第一电容4a和第二电容4b串联后向外引出三条引线，即第二电容4b的第一引线13、第一电容4a的第一引线14和第一电容4a的第二引线15。第一开关SW1耦合在引线14和开关电路的第一输出端子16之间，第二开关SW2耦合在第二电容4b的第一引线13和开关电路的第二输出端子17之间，第三开关SW3耦合在第一电容4a的第二引线15和开关电路的第二输出端子17之间，第四开关SW4耦合在第一电容4a的第二引线15和开关电路的第一输出端子16之间。

在双相脉冲的第一相脉冲期间，控制第一开关SW1和第三开关SW3导通，使第一电容4a的第一引线14和第二引线15分别耦合到开关电路的第一输出端子16和第二输出端子17，当第一输出端子16和第二输出端子17与除颤电极18、19连接且除颤电极18、19接触患者后，第一电容4a进行第一相的放电，产生第一相脉冲，假设第一相脉冲电流方向为正方向。第一相脉冲期间结束后，控制第一开关SW1和第三开关SW3断开，第一电容4a结束第一相的放电。在双相脉冲的第二相脉冲期间，控制第二开关SW2和第四开关SW4导通，使第二电容4b的第一引线13和第一电容4a的第二引线15分别耦合到开关电路的第二输出端子17和第一输出端子16，串联的第一电容4a和第二电容4b开始第二相的放电，产生第二相脉冲，第二相脉冲电流与第一相脉冲电流方向相反。第二相脉冲期间结束后，控制第二开关SW2和第四开关SW4断开，第一电容4a和第二电容4b结束第二相的放电。

本实施例中，由于由第一电容4a在双相脉冲的第一相脉冲期间向所述除颤电极提供第一相脉冲，由第一电容4a和第二电容4b在双相脉冲的第二相脉冲期间以串联的方式共同向所述除颤电极提供第二相脉冲，第二相脉冲的起始放电电压为第一电容4a在提供第一相放电后的剩余电压加上第二电容4b的起始放电电压，因此第二相脉冲的放电起始电压/电流大于第一相脉冲的放电结束电压/电流，如图4所示为采用本实施例的不同胸阻阻抗的双相电流比较图，当患者胸阻为20HM时，第二相脉冲的起始电流为36A，大于第一相脉冲的结束电流26A。

采用本实施例的方案，第一电容4a要求是高额定电压的大电容，因此，第一电容4a的体积较大，成本高。但第二电容4b可以是容值较大、额定电压很低的小电容，甚至第二电容4b的额定电压可以是第一电容4a额定电压的1/10，因此，第二电容4b的体积小，成本低。因电路中只需要第一电容是大电容，所以既降低了成本，又可减小除颤仪的体积和重量。

如图3所示，在另一实施例中，双相波除颤电路还可以进一步包括充电电路3，微处理器1的一输出端耦合到充电电路3。它接受来自微处理器1的控制信号6f对第一储能装置和第二储能装置进行充电到希望的电压水平。

在一实施例中，如图5所示，充电电路3包括PMW控制器U1、第五开关Q1和变压器T1。PMW控制器U1一端耦合到微处理器1，另一端还耦合到第五开关Q1的控制端，PMW控制器U1响应微处理器1通过控制线路6f输出的控制信号，控制第五开关Q1在断开和导通状态之间切换。变压器包括初级线圈和至少一个次级线圈，变压器的初级线圈通过第五开关耦合在电源和地之间，至少一个次级线圈的两个端子和该次级线圈的中间抽头形成三端子充电结构，为第一储能装置和第二储能装置同时进行快速充电。这种充电电路，通过调节次级线圈的中间抽头位置，可控制两个能量存储装置的充电电压完全一样，或两个能量存储装置的充电电压遵循固定的比例关系。

针对图3所示的除颤电路，充电电路3为第一储能装置和第二储能装置进行充电的连接关系可如图5所示，变压器T1的初级线圈的第一端子耦合到电源Vin，第二端子通过第五开关Q1接地，次级线圈的两个端子分别耦合到第一储能装置C1的第二引线15和第二储能装置C2的第一引线13，次级线圈的中间抽头耦合到第一储能装置C1的第一引线14。

第五开关Q1用于控制变压器T1的初级线圈通电或断电，因此，在另外的实施例中，它还可以耦合在电源Vin和变压器T1的初级线圈之间。

其中，第五开关Q1可以是MOSFET，当然也可以是其它的可控开关，例如三极管、电子开关等，变压器T1可以是隔离反激变压器。

当要进行充电操作时，微处理器1通过控制线路6f发送控制信号使PWM控制器U1开始工作，控制第五开关Q1导通，使变压器T1的初级线圈通电，从而反激变换器电路给第一储能装置C1和第二储能装置C2进行充电。第一储能装置C1和第二储能装置C2的充电电压比例与变压器T1隔离侧绕组NS1和NS2的匝数比例一致；即：

Vc1∶Vc2＝Ns1∶Ns2

当第一储能装置C1和第二储能装置C2上的充电电压达到所希望的电压水平时，微处理器1通过控制线路6f使PWM控制器U1停止工作，反激变换器电路停止对第一储能装置C1和第二储能装置C2的充电。

在另一实施例中，也可以没有PWM控制器U1，第五开关Q1直接由微处理器1发出的控制信号实现断开和导通的状态切换。

这种充电结构，不需要通过检测第一储能装置C1和第二储能装置C2的充电电压来控制第一储能装置C1和第二储能装置C2的充电电压比，只需要调节中间抽头的位置即可调节第一储能装置C1和第二储能装置C2的充电电压比，简化了电路结构。

在另一实施例中，如图3所示，双相波除颤电路还可以进一步包括泄放电路5和电压采样电路9。电压采样电路9对第一电容4a和第二电容4b串联后的充电电压进行采样并衰减到微处理器1所能接受的电平范围，并将采集的电压通过线路12输出给微处理器1。泄放电路5耦合在第一电容4a的第二引线15与第二电容4b的第一引线13之间，所述微处理器1通过控制线路6e在双相脉冲结束后输出的控制信号，控制泄放电路5对第一电容4a和第二电容4b的多余能量进行泄放。

放电保护部件7是具有电感性或电阻性特征的部件，它耦合在第一电容4a的第二引线15和第三开关SW3、第四开关SW4之间，其电感特性可有效限制放电开始瞬间电流的上升速度；而其电阻特性在除颤放电过程中可起到限流的作用。

在一种实施例中，在开关电路的两个输出端子16、17和一对除颤电极18、19之间连接有继电器，微处理器1通过控制线路11控制继电器的闭合和断开。

以下详细说明包括上述双相波除颤电路的除颤仪的工作过程。

除颤仪完成对患者的治疗需要三个工作阶段来完成，分别为充电阶段、放电电击阶段和能量泄放阶段。

第一步，充电阶段。作为控制系统的微处理器1接受来自用户的能量选择指令和充电指令，并输出控制信号控制充电电路3对第一电容4a和第二电容4b开始充电；同时微处理器1通过电压采样电路9监测第一电容4a和第二电容4b的充电电压，当该电压达到希望的电压水平时，微处理器1输出控制信号使充电电路停止对第一电容4a和第二电容4b的充电，该过程被称为充电阶段。

第二步，放电电击治疗阶段。充电阶段结束后，微处理器1等待接收来自用户的放电电击指令。一旦接收到来自用户的放电电击指令，即实施对患者的双相波电击治疗过程。其详细过程如下：首先微处理器1通过控制线路11使继电器10触点闭合，从而使患者8通过除颤电极18、19以及开关电路的第一输出端子16、第二输出端子17与开关电路2连通；接下来微处理器1通过控制线路6a和6c控制驱动第一开关SW1和第三开关SW3同时导通，此时第一相脉冲电流从第一电容4a正极经其第一引线14流经第一开关SW1、第一输出端子16、继电器10、除颤电极18、患者8、除颤电极19、继电器10、第二输出端子17、第三开关SW3、保护部件7、第一电容4a的第二引线15流回到第一电容4a的负极端。因此流过患者的电流方向是从治疗除颤电极18流入，从除颤电极19流出，本文中定义其为正相电流方向。当第一相电流放电时间结束时，微处理器1通过控制线路6a和6c驱动第一开关SW1和第三开关SW3同时截止，第一相放电电流回路被截止，第一相放电结束。

经过一个较小的时间(约0.5ms)延迟后，微处理器1通过控制线路6b和6d驱动第二开关SW2和第四开关SW4同时导通，此时第二相脉冲电流从第二电容4b正极经其第一引线13流经第二开关SW2、第二输出端子17、继电器10、除颤电极19、患者8、除颤电极18、继电器10、第一输出端子16、第四开关SW4、保护电路7、第一电容4a的第二引线15流回到第一电容4a的负极端。因此流过患者的电流方向是从除颤电极19流入，从除颤电极18流出，本文中定义为负相电流方向。当二相电流放电时间结束时，微处理器1通过控制线路6b和6d驱动第二开关SW2和第四开关SW4同时截止，二相放电电流回路被截止，二相放电结束。

二相电流放电时，第一电容4a和第二电容4b串联后对患者8进行电击放电治疗。

二相放电结束后微处理器1控制信号11使继电器10触点断开。双相波脉冲发送完毕。

第三步：剩余能量的泄放。除颤双相波治疗脉冲发送结束后，微处理器1通过控制线路6e驱动能量泄放电路导通，使第一电容4a和第二电容4b串联后同时经过泄放电路泄放。

对图3所示的实施例进行改变，可实现在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以串联方式组合后为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第二相脉冲电流。例如，将第一电容4a和第二电容4b串联后的第一引线13耦合到第一开关SW1，将第一引线14耦合到第二开关SW2，将第二引线15分别耦合到第三开关SW3和第四开关SW4，从而使在第一相脉冲期间，从第一电容4a、第二电容4b、第一开关SW1、第一输出端子16、第二输出端子17、第三开关SW3再到第一电容4a构成回路，在第二相脉冲期间，从第一电容4a、第二开关SW2、第二输出端子17、第一输出端子16、第四开关SW4再到第一电容4a构成回路。

在另一种实施例中，第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以并联方式组合后为所述除颤电极输送第二相脉冲电流。其一种具体实施方案例如：第一储能装置和第二储能装置并联，所述开关电路在双相脉冲的第一相脉冲期间通过开关状态切换将第一储能装置耦合到除颤电极上，在双相脉冲的第二相脉冲期间通过开关状态切换将并联的第一储能装置和第二储能装置耦合到除颤电极上。

下面仍以第一储能装置包括第一电容4a，第二储能装置包括第二电容4b为例进行说明。

如图6所示，除了储能装置与充电电路3和开关电路2的耦合不同外，其他都与图3实例描述相同。在图6所示的实施例中，将第六开关SW6和第二电容4b串联，通过微处理器或其他控制器的控制，使所述第六开关SW6在在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通。所述第六开关SW6与第二电容4b形成的串联支路，该串联支路和所述第一电容4a并联，形成第一储能装置和第二储能装置的并联支路。开关电路2包括用于分别与一对除颤电极对应连接的第一输出端子16(例如胸骨引线)和第二输出端子17(例如心尖引线)，以及第一开关组和第二开关组，第一开关组在双相脉冲的第二相脉冲期间断开，在双相脉冲的第一相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置的并联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第一输出端子16和第二输出端子17；第二开关组在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置的并联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第二输出端子和第一输出端子。如图6所示，第一开关组包括第一开关SW1和第三开关SW3，第二开关组包括第二开关SW2和第四开关SW4。第一开关SW1耦合在第一储能装置和第二储能装置的并联支路的正引线24和开关电路的第一输出端子16之间，第二开关SW2耦合在正引线24和开关电路的第二输出端子17之间，第三开关SW3耦合在第一储能装置和第二储能装置的并联支路的负引线25和开关电路的第二输出端子17之间，第四开关SW4耦合在负引线25和开关电路的第一输出端子16之间。

本实施例中，第一电容4a作为主能量存储装置，第二电容4b作为辅能量存储装置。在进行第一相脉冲放电时开关SW6截止，由4a单独对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时开关SW6导通，由4a和4b并联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同，例如由于并联关系会导致4b能量对4a进行充电从而实现并联后电压高于第一相放电截止时4a的电压，实现第二相起始电流大于第一相截止电流的目的。

图6实例中还可以采用以下的控制方法实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同。在进行第一相脉冲放电时开关SW6导通，由4a和4b并联组合对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时由4a单独对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。由于第一相脉冲放电时是由两个电容并联，因此第一相脉冲放电时的时间常数会大于第二相脉冲放电时的时间常数。

图6所示实施例充电时可连接到充电电路3两个相同的输出端子。在其他实施例中，充电电路3还可以连接成如图7所示的结构，充电电路3包括第五开关Q1和变压器T1，所述变压器T1的初级线圈通过第五开关Q1耦合在电源Vin和地之间，次级线圈的两个端子分别耦合到第一电容4a和第二电容4b的并联支路的正引线24和负引线25。

当要进行充电操作时，微处理器1控制第五开关Q1导通，从而反激变换器T1给第一电容4a和第二电容4b进行充电。第一电容4a和第二电容4b的充电电压比例可由第六开关SW6控制。如图6所示，电压采样电路9a用于对第一电容4a的充电电压进行采样，并将采样结果通过线路12a传送到微处理器1。电压采样电路9b用于对第二电容4b的充电电压进行采样，并将采样结果通过线路12b传送到微处理器1，微处理器1可根据第一电容4a和第二电容4b目前的充电电压确定是否控制第五开关Q1断开，以便终止对第一电容4a和第二电容4b进行充电。另外，微处理器1还可单独根据第二电容4b目前的充电电压确定是否控制第六开关SW6断开，以便只终止对第二电容4b进行充电，而对第一电容4a继续充电，从而可控制第一电容4a的充电电压高于第二电容4b的充电电压，且可控制第一电容4a和第二电容4b的充电比例。

泄放电路5的一端耦合到第一电容4a和第二电容4b的并联支路的正引线24，泄放电路5的另一端分别耦合到第一电容4a和第二电容4b的并联支路的负引线25。

如图6所示外部除颤器，其完成对患者的治疗仍需要三个工作阶段来完成，分别为充电阶段、放电电击阶段和能量泄放阶段。其与图3所示外部除颤器所不同的是：

第一步，充电阶段。在充电阶段，图6中开关SW6可以一直导通实现充电电路3同时对电容4a和4b的并联充电。也可以使SW6先导通一段时间，实现两个电容的并联充电，然后SW6截止，从而转为单独为4a充电。

第二步，放电电击治疗阶段。与图3实施例不同的是放电时根据控制器1的控制策略不同，可以实现以下两种不同的放电方法和放电脉冲特征。

第一种方法：4a作为主能量存储装置，4b作为辅能量存储装置。在进行第一相脉冲放电时开关SW6截止，由4a单独对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时开关SW6导通，由4a和4b并联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同，例如由于并联关系会导致4b能量对4a进行充电从而实现并联后电压高于第一相放电截止时4a的电压，实现第二相起始电流大于第一相截止电流的目的。

第二种方法：在进行第一相脉冲放电时开关SW6导通，由4a和4b并联组合对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时由4a单独对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。由于第一相脉冲放电时是由两个电容并联，因此第一相脉冲放电时的时间常数会大于第二相脉冲放电时的时间常数

第三步：剩余能量的泄放。与图3实施例不同的时，剩余能量泄放时，开关SW6导通，从而实现4a和4b两个能量存储装置的并联能量泄放。

如图8所示是根据本发明的又一种外部除颤器的除颤电路的实施例。其中第一储能装置作为主能量存储装置，第二储能装置作为辅能量存储装置。本实施例中，仍以第一储能装置包括第一电容4a，第二储能装置包括第二电容4b为例进行说明。除颤电路包括开关电路2、第一电容4a、第二电容4b、第六开关SW6、第七开关SW7和第八开关SW8。开关电路2的结构和控制与上述实施例相同。第六开关SW6和第二电容4b的正极串联，第八开关SW8和第一电容4a的负极串联，第六开关SW6和第二电容4b的串联支路与第八开关SW8和第一电容4a的串联支路并联形成第一储能装置和第二储能装置的并联支路。并联支路的正引线24分别耦合到第一开关SW1和第二开关SW2，并联支路的负引线25分别耦合到第三开关SW3和第四开关SW4。第七开关SW7耦合在第二电容4b的负极和第一电容4a的正极之间。通过微处理器1对第六开关SW6、第七开关SW7和第八开关SW8的控制，可实现以下多种组合形式的放电：

第一种组合：进行第一相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8截止而第七开关SW7导通，由第一电容4a与第二电容4b串联对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8导通而第七开关SW7截止，由第一电容4a与第二电容4b并联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同。

第二种组合：进行第一相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8导通而第七开关SW7截止，由第一电容4a与第二电容4b并联对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8截止而第七开关SW7导通，由第一电容4a与第二电容4b串联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同。

第三种组合：进行第一相脉冲放电时第八开关SW8导通而第六开关SW6和第七开关SW7截止，由第一电容4a单独对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；在进行第二相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8截止而第七开关SW7导通，由第一电容4a与第二电容4b串联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。或者在进行第二相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8导通而第七开关SW7截止，由第一电容4a与第二电容4b并联组合对患者实施第二相脉冲放电电击治疗。从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同。

第四种组合：在进行第一相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8截止而第七开关SW7导通，由第一电容4a与第二电容4b串联组合对患者实施第一相脉冲放电电击治疗。或者在进行第一相脉冲放电时第六开关SW6和第八开关SW8导通而第七开关SW7截止，由第一电容4a与第二电容4b并联组合对患者实施第一相脉冲放电电击治疗。在进行第二相脉冲放电时第八开关SW8导通而第六开关SW6和第七开关SW7截止，由第一电容4a单独对患者实施第一相脉冲放电电击治疗；从而可以实现第一相脉冲和第二相脉冲放电时的时间常数的不同以及波形的不同。

图8所示的实施例中，第一电容4a与第二电容4b的充电和充电电压的检测和控制可与图6所示的实施例采用相同的方式，当然，也可以采用图5中的充电电路，将第一电容4a与第二电容4b分别连接在次级线圈的输出端和中间抽头之间。

上述实施例中，第一储能装置和第二储能装置可以是独立的电容，也可以是通过串联、并联或混联而成的电容组合，电容组合中也可以包括其它的器件，例如电阻性器件。根据本发明公开的内容，本领域技术人员应该理解，在另外的实施例中，第一储能装置和第二储能装置还可以是其他的能量存储器件，例如电池或电感，当第一储能装置和第二储能装置采用电池时，也可以没有充电电路。

上述实施例中，以微处理器控制开关电路的状态切换为例进行说明，本领域技术人员应该理解，在没有微处理器的情况下，通过手动控制或定时触发等其他方式同样可控制开关电路的状态切换。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种双相波除颤电路，用于与一对除颤电极连接时为患者提供双相脉冲，其特征在于包括：

开关电路，其包括用于分别对应地耦合到一对除颤电极上的第一输出端子和第二输出端子，所述开关电路被耦合为通过可控地切换开关状态先后将双相脉冲中的第一相脉冲和与第一相脉冲方向相反的第二相脉冲施加到除颤电极上；

第一储能装置，其在双相脉冲的第一相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，参与向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，参与向所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流；

第二储能装置，其在双相脉冲的第一相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，与第一储能装置共同向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，和/或在双相脉冲的第二相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，与第一储能装置共同向所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

2.如权利要求1所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述双相波除颤电路还包括：

微处理器，所述微处理器向所述开关电路输出控制信号，控制所述开关电路切换开关状态；

第五开关，其控制端响应微处理器发出的充电控制信号，在导通和断开状态之间切换；

变压器，所述变压器的初级线圈通过第五开关耦合在电源和地之间，至少一个次级线圈的两个端子和该次级线圈的中间抽头形成三端子充电结构，为第一储能装置和第二储能装置进行充电。

3.如权利要求1或2所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置共同为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

4.如权利要求3所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置串联，所述开关电路包括：

第一开关组，其在双相脉冲的第二相脉冲期间断开，在双相脉冲的第一相脉冲期间导通，使第一储能装置的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第一输出端子和第二输出端子；

第二开关组，其在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置所形成的串联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第二输出端子和第一输出端子。

5.如权利要求4所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一开关组包括：

第一开关，其耦合在第一储能装置的第一引线与第二储能装置的第二引线的连接节点和开关电路的第一输出端子之间；

第三开关，其耦合在第一储能装置的第二引线和开关电路的第二输出端子之间；

所述第二开关组包括：

第二开关，其耦合在第二储能装置的第一引线和开关电路的第二输出端子之间；

第四开关，其耦合在第一储能装置的第二引线和开关电路的第一输出端子之间。

6.如权利要求5所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述充电电路的变压器次级线圈的两个端子分别耦合到第一储能装置的第二引线和第二储能装置的第一引线，次级线圈的中间抽头耦合到第一储能装置的第一引线与第二储能装置的第二引线的连接节点。

7.如权利要求3所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置并联后为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

8.如权利要求7所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述双相波除颤电路还包括：

第六开关，所述第六开关和第二储能装置串联，所述第六开关在在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通；

所述第六开关与第二储能装置形成的串联支路和所述第一储能装置并联，形成第一储能装置和第二储能装置的并联支路；所述开关电路包括：

第一开关组，其在双相脉冲的第二相脉冲期间断开，在双相脉冲的第一相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置的并联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第一输出端子和第二输出端子；

第二开关组，其在双相脉冲的第一相脉冲期间断开，在双相脉冲的第二相脉冲期间导通，使第一储能装置和第二储能装置的并联支路的正负两端分别对应地耦合到开关电路的第二输出端子和第一输出端子。

9.如权利要求1或2所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置共同为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

10.如权利要求9所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置串联或并联后为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置单独为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

11.如权利要求1或2所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置被耦合为：在双相脉冲的第一相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以第一组合方式共同为所述除颤电极输送第一相脉冲电流，在双相脉冲的第二相脉冲期间由第一储能装置和第二储能装置以第二组合方式共同为所述除颤电极输送与第一相脉冲电流反方向的电流。

12.如权利要求1至11中任一项所述的双相波除颤电路，其特征在于，所述第一储能装置和第二储能装置分别为电容或包含有电容的组合电路。

13.一种双相波除颤电路，用于与一对除颤电极连接时为患者提供正方向的第一相脉冲和反方向的第二相脉冲，其特征在于包括：

开关电路，其包括用于分别对应地耦合到一对除颤电极上的第一输出端子和第二输出端子，所述开关电路被耦合为通过可控地切换开关状态先后将双相脉冲中的第一相脉冲和与第一相脉冲方向相反的第二相脉冲施加到除颤电极上；

微处理器，所述微处理器向所述开关电路输出控制信号，控制所述开关电路切换开关状态；

第一储能装置，其在双相脉冲期间经开关电路切换开关状态耦合到除颤电极上，既参与向所述除颤电极输送第一相脉冲电流，又参与向所述除颤电极输送第二相脉冲电流；

第二储能装置，其与第一储能装置以组合方式向所述除颤电极输送第一相脉冲电流或第二相脉冲电流，该组合方式使第二相放电时间常数不同于第一相脉冲放电时间常数，或该组合方式使所述第二相脉冲的起始电压大于第一相脉冲的结束电压。

14.一种除颤仪，其特征在于包括：

一对除颤电极，用于与患者的身体规定部位接触；

如权利要求1至13中任一项所述的双相波除颤电路，所述开关电路的第一输出端子和第二输出端子分别对应地耦合到一对除颤电极上。

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