CN105477786A - 一种低能量自动体外除颤器及其除颤方法 - Google Patents

一种低能量自动体外除颤器及其除颤方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低能量自动体外除颤器及其除颤方法，该除颤方法包括：获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；获取患者的阻抗值；根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。本发明可以采用最低能量值对患者进行放电除颤，不仅不会导致能量的浪费，而且不会因能量过高而对患者造成伤害，操作简单且安全，可广泛应用于电子医疗行业中。

Description

一种低能量自动体外除颤器及其除颤方法
技术领域
本发明涉及电子医疗技术领域，特别是涉及一种低能量自动体外除颤器及其除颤方法。
背景技术
现代医学证明，大多数心源性猝死原因是室速（VT）的发作并很快发展为室颤（VF），而终止恶性室性心律失常最为有效地治疗方法为及时点击除颤转复心律，恢复心脏功能。体外自动除颤器（AutomatedExternalDefibrillator，简称AED）是可对室速、室颤等危重心律失常的心电信号进行自动识别并迅速进行点击复律的先进设备。近年来，国外已开始在人口密集的公共场所配置AED，并推行公共除颤计划，以便对突发室颤的病人进行及时救治，取得了良好的效果。但点击除颤目前在临床使用中还存在一些缺点，可能对患者的身体和心脏造成伤害，给意识清醒的患者会带来强烈的疼痛感，甚至造成严重的心理压力。除颤器释放的高能电脉冲会对患者的身体和心脏造成伤害，灼伤程度与放电总能量和放电次数相关，有些甚至带来二次伤害，诱发更高程度的室颤，而心肌损伤是由于电流的热效应和电流对心肌细胞电位的干扰造成的，放电能量越大，对心肌损伤越严重。根据目前的研究情况来看，当放电能量超过可有效除颤的能量阈值的5倍时，可看到心肌的组织学损伤；当放电能量超过能量阈值的20倍时，则会造成动物死亡。
随着科技的进步，通过改进放电波形从而降低除颤能量的研究得到了丰硕的成果，例如从早期的交流除颤到1960年代初期的直流单相波除颤，再到1980年代的直流双相波除颤，使得除颤阑值有明显降低。以单相波除颤到双相波除颤的改进为例，除颤能量由原来的360J大幅度降低到200J。目前在放电波形对除颤效果影响的研究方面，主要是一些在双相波基础上的改进，如ZOLL公司的M形双相波和SCHILLER公司的脉冲阵列波等。虽然目前对除颤能量的研究已经有一定成果，但是大部分除颤过程中，还是存在除颤能量过高的问题，不仅容易产生能量浪费，而且容易产生过强刺激，从而对心肌产生副作用。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种低能量自动体外除颤器，本发明的另一目的是提供一种低能量自动体外除颤器的除颤方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低能量自动体外除颤器，包括输入单元、主控单元、显示单元、高压充电电路、正向储能电容、负向储能电容、放电电路和心电电极，所述输入单元的输出端与主控单元的第一输入端连接，所述主控单元的第一输出端与显示单元的输入端连接，所述主控单元的第二输出端与高压充电电路的输入端连接，所述高压充电电路的第一输出端与正向储能电容的输入端连接，第二输出端与负向储能电容的输入端连接，所述正向储能电容的输出端和放电电路的第一输入端连接，所述负向储能电容的输出端和放电电路的第二输入端连接，所述放电电路的输出端与心电电极的输入端连接。
进一步，还包括心电采集单元，所述心电采集单元的输出端与主控单元的第二输入端连接。
进一步，所述心电采集单元包括高压保护电路、放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路，所述高压保护电路的输出端依次通过放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路后与主控单元的第二输入端连接。
进一步，所述主控单元还连接有无线通信单元。
进一步，所述主控单元采用ARM9系列处理器。
一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，包括：
获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；
根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；
获取患者的阻抗值；
根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；
根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。
进一步，所述预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽为3ms-1ms-3ms。
进一步，所述正向放电脉冲和负向放电脉冲形成的放电脉冲波形为双指数截尾波。
本发明的有益效果是：本发明的一种低能量自动体外除颤器，包括输入单元、主控单元、显示单元、高压充电电路、正向储能电容、负向储能电容、放电电路和心电电极，输入单元的输出端与主控单元的第一输入端连接，主控单元的第一输出端与显示单元的输入端连接，主控单元的第二输出端与高压充电电路的输入端连接，高压充电电路的第一输出端与正向储能电容的输入端连接，第二输出端与负向储能电容的输入端连接，正向储能电容的输出端和放电电路的第一输入端连接，负向储能电容的输出端和放电电路的第二输入端连接，放电电路的输出端与心电电极的输入端连接。本除颤器可以将正向储能电容和负向储能电容的放电脉宽设置为3ms-1ms-3ms，在体外除颤时，可以采用最低能量值对患者进行放电除颤，不仅不会导致能量的浪费，而且不会因能量过高而对患者造成伤害。
本发明的另一有益效果是：本发明的一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，包括：获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；获取患者的阻抗值；根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。本除颤方法通过将双指数截尾波的放电脉宽设置为3ms-1ms-3ms，在体外除颤时，可以采用最低能量值对患者进行放电除颤，不仅不会导致能量的浪费，而且不会因能量过高而对患者造成伤害，本方法操作简单且安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种低能量自动体外除颤器的电子框图；
图2是本发明的一种低能量自动体外除颤器的心电采集单元的电子框图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供了一种低能量自动体外除颤器，包括输入单元、主控单元、显示单元、高压充电电路、正向储能电容、负向储能电容、放电电路和心电电极，所述输入单元的输出端与主控单元的第一输入端连接，所述主控单元的第一输出端与显示单元的输入端连接，所述主控单元的第二输出端与高压充电电路的输入端连接，所述高压充电电路的第一输出端与正向储能电容的输入端连接，第二输出端与负向储能电容的输入端连接，所述正向储能电容的输出端和放电电路的第一输入端连接，所述负向储能电容的输出端和放电电路的第二输入端连接，所述放电电路的输出端与心电电极的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，还包括心电采集单元，所述心电采集单元的输出端与主控单元的第二输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述心电采集单元包括高压保护电路、放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路，所述高压保护电路的输出端依次通过放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路后与主控单元的第二输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述主控单元还连接有无线通信单元。
进一步作为优选的实施方式，所述主控单元采用ARM9系列处理器。
本发明还提供了一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，包括：
获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；
根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；
获取患者的阻抗值；
根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；
根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。
进一步作为优选的实施方式，所述预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽为3ms-1ms-3ms。
进一步作为优选的实施方式，所述正向放电脉冲和负向放电脉冲形成的放电脉冲波形为双指数截尾波。
以下结合详细实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
参照图1和图2，一种低能量自动体外除颤器，包括输入单元、主控单元、显示单元、高压充电电路、正向储能电容、负向储能电容、放电电路、心电电极、心电采集单元和无线通信单元，输入单元的输出端与主控单元的第一输入端连接，主控单元的第一输出端与显示单元的输入端连接，主控单元的第二输出端与高压充电电路的输入端连接，高压充电电路的第一输出端与正向储能电容的输入端连接，第二输出端与负向储能电容的输入端连接，正向储能电容的输出端和放电电路的第一输入端连接，负向储能电容的输出端和放电电路的第二输入端连接，放电电路的输出端与心电电极的输入端连接，无线通信单元与主控单元连接。心电采集单元可以采集患者的实时的心电信号并发送到主控单元，主控单元通过显示单元同步显示患者的心电信号，或者通过无线通信单元将患者的心电信号发送到手机、平板电脑或笔记本电脑等智能终端进行显示或存储。设置无线通信单元后，无需采用导线或者移动存储设备，可直接将心电信号发送到智能终端，便捷且快速。本除颤器采用正向储能电容和负向储能电容分别存储正向除颤放电和负向除颤放电所需的能量，放电时，分别采用正向放电脉冲和负向放电脉冲来产生放电脉冲，从而达到产生双相波进行除颤的目的。具体的，除颤过程中，正向储能电容依次通过放电电路和心电电极连接患者进行放电，向患者施加正向放电脉冲，相似的，负向储能电容依次通过放电电路和心电电极连接患者进行放电，向患者施加负向放电脉冲，从而实现除颤目的。心电电极的数量为两个，从而与人体连接后形成放电回路。采用本结构后，便于对正向和负向除颤放电进行精确控制，从而达到更好的除颤效果。
心电采集单元可以采集患者的实时的心电信号并发送到主控单元，主控单元通过显示单元同步显示患者的心电信号，或者通过无线通信单元将患者的心电信号发送到手机、平板电脑或笔记本电脑等智能终端进行显示或存储。设置无线通信单元后，无需采用导线或者移动存储设备，可直接将心电信号发送到智能终端，便捷且快速。
心电采集单元的输入端接心电信号，输出端与主控单元的第二输入端连接。详细的，参照图2，本实施例的心电采集单元包括高压保护电路、放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路，高压保护电路的输入端接心电信号，输出端依次通过放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路后与主控单元的第二输入端连接。高压保护电路用于保护心电采集单元免受除颤过程的高压放电信号的损害，通过合理设置高通滤波电路和低通滤波电路的滤波值，可以将放大处理后的心电信号中的噪声信号滤除。50Hz陷波器的设置是为了避免市电的干扰。滤波后的心电信号通过自适应放大器进行自适应放大后，通过模数转换电路转换为数字信号后发送到主控单元，主控单元将其进行实时显示或者发送到智能终端。因此，本除颤器还可以准确地采集还原患者的心电信号。
本实施例中，主控单元优选采用ARM9系列处理器。
实施例二
实施例一的一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，包括：
获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；
根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；
获取患者的阻抗值；
根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；
根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。
本实施例中，正向放电脉冲和负向放电脉冲形成的放电脉冲波形为双指数截尾波，预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽为3ms-1ms-3ms。本实施例的除颤方法，可以采用最低能量值对患者进行放电除颤，不仅不会导致能量的浪费，而且不会因能量过高而对患者造成伤害，操作简单且安全。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种低能量自动体外除颤器，其特征在于，包括输入单元、主控单元、显示单元、高压充电电路、正向储能电容、负向储能电容、放电电路和心电电极，所述输入单元的输出端与主控单元的第一输入端连接，所述主控单元的第一输出端与显示单元的输入端连接，所述主控单元的第二输出端与高压充电电路的输入端连接，所述高压充电电路的第一输出端与正向储能电容的输入端连接，第二输出端与负向储能电容的输入端连接，所述正向储能电容的输出端和放电电路的第一输入端连接，所述负向储能电容的输出端和放电电路的第二输入端连接，所述放电电路的输出端与心电电极的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种低能量自动体外除颤器，其特征在于，还包括心电采集单元，所述心电采集单元的输出端与主控单元的第二输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种低能量自动体外除颤器，其特征在于，所述心电采集单元包括高压保护电路、放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路，所述高压保护电路的输出端依次通过放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、50Hz陷波器、自适应放大器和模数转换电路后与主控单元的第二输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种低能量自动体外除颤器，其特征在于，所述主控单元还连接有无线通信单元。
5.根据权利要求1所述的一种低能量自动体外除颤器，其特征在于，所述主控单元采用ARM9系列处理器。
6.一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，其特征在于，包括：
获取用户预设的正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值；
根据获取的能量值对正向储能电容和负向储能电容进行充电；
获取患者的阻抗值；
根据预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽，结合患者的阻抗值以及正向放电脉冲和负向放电脉冲的能量值，计算获得正向放电脉冲和负向放电脉冲对应的初始放电电压值；
根据计算获得的正向储能电容和负向储能电容的初始放电电压值，依次将正向储能电容和负向储能电容连接患者进行放电。
7.根据权利要求6所述的一种低能量自动体外除颤器的除颤方法，其特征在于，所述预设的正向脉宽-放电间歇-负向脉宽为3ms-1ms-3ms。
8.根据权利要求6所述的一种低能量自动体外除颤器的其除颤方法，其特征在于，所述正向放电脉冲和负向放电脉冲形成的放电脉冲波形为双指数截尾波。
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