CN113713260A - 超短脉冲除颤器 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种除颤器。一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，还包括：一放电开关电路，设置于储能电容器和一对电极之前，用于控制储能电容器放电时间；一升压变压器，设置于放电开关电路和一对电极之间，升压变压器将储能电容器上的电压升至一预设幅度。本发明利用纳秒级至微秒超短脉冲电场进行除颤，由于脉冲作用时间，沉积在心室细胞上的能量少，降低了除颤脉冲对心肌细胞的破坏作用，减少心肌细胞的不可逆电穿孔损伤，同时也提高除颤的成率。

Description

超短脉冲除颤器

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种除颤器。

背景技术

心脏除颤器是利用电脉冲终止室颤恢复窦性心律的装置。作为一种复律心室颤动和室性心动过速等恶性心律失常的重要医疗电子设备，心脏除颤器已经在临床上得到了广泛的应用。然而，目前临床对这类患者的抢救成功率依然不尽人意。自发明1962年以来，提高除颤成功率和降低除颤副作用一直是人们推求的目标。

传统除颤器是基于电流对心肌细胞的电刺激原理，利用能量进行除颤的。这种除颤器的副作用可能包括增加发病率和死亡率、焦虑、疼痛和细胞损伤。1991年开始用双相波代替了30余年的单相波进行除颤，可使除颤能量大幅度下降，副作用减小。目前临床使用的除颤波形的脉冲宽度均为毫秒级，即除颤脉冲的持续时间在6～32ms之间。依据心肌的电刺激强度-作用时间曲线，在该脉宽范围内进行电击除颤所需要的能量最低。毫秒波应需要数百焦耳的能量。虽然毫秒波可有效第终止室颤，但过宽的脉冲很容易造成心肌细胞的不可逆电穿孔，使心肌细胞的功能受到破坏。

室颤在体表心电图上的呈现波形不断改变形态幅度以及方向的行为，室颤时心室肌的电激动是完全随机无任何规律可言的，除极波在心室壁中随意游走，各自独立地改变形态和方向，室颤被描述为“狂暴的”或“混沌的”。

根据电穿孔原理，脉冲电场造成细胞膜上形成纳米级的孔洞，这些孔洞中断除极波在心室壁中随意游走状态，使室颤终止。脉冲宽度和脉冲次数共同决定心肌细胞的电穿孔结果，如果脉冲宽度多宽，次数过多，心肌细胞将发生不可逆电穿孔，造成心肌细胞的不可逆性损伤。

发明内容

本发明针对现有的除颤器因除颤波形的脉冲宽度过宽，次数过多，容易发生不可逆电穿孔，造成不可逆性损伤的技术问题，目的在于提供一种超短脉冲除颤器。

一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，还包括：

一放电开关电路，设置于所述储能电容器和一对所述电极之前，用于控制所述储能电容器放电时间；

一升压变压器，设置于所述放电开关电路和一对所述电极之间，所述升压变压器将所述储能电容器上的电压升至一预设幅度。

本发明在除颤前，直流电源给储能电容器充电，将能量储存在储能电容器中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器中的电压情况。除颤时，放电开关电路工作，将储能电容器中的能量传递给升压变压器。升压变压器将储能电容器上的电压提升到一定的幅度，并通过一对电极施加在人体上。该电压在人体心脏上形成1500V/cm的脉冲电场，造成心肌细胞膜的电穿孔，终止室颤。

所述储能电容器包括：

一电解电容，正极与所述直流电源的正极连接，负极与所述直流电源的负极连接；

一薄膜电容，与所述电解电容并联。

所述放电开关电路包括：

一第一MOS管，漏极与所述升压变压器的非同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接；

一放电开关控制模块，信号输出端与所述第一MOS管的栅极连接，用于控制所述第一MOS管的导通或断开；

所述放电开关控制模块控制所述第一MOS管接通，所述储能电容器与所述升压变压器接通，在所述升压变压器的副边产生预设幅度的单相指数波除颤脉冲，所述储能电容器的放电时间常数τ＝CR，其中C为所述储能电容器的容量，R为一对电极间人体阻抗折算到升压变压器的原边电阻。

所述放电开关电路还包括：

一第一保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述升压变压器的同名端连接；

一放电电感，与所述第一保护二极管并联；

所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1，放电结束的时刻为t2，则：

在时刻t0，将所述第一MOS管接通，所述储能电容器中的电荷经所述放电电感施加在所述升压变压器的原边上，在所述升压变压器副边形成除颤电压电流，所述电压电流在一对所述电极之间形成脉冲电场；

在时刻t0至t1期间，在所述升压变压器副边输出单极性除颤脉冲，同时在所述放电电感中存储预设的能量；

在时刻t1，将所述第一MOS管断开，在所述升压变压器副边产生一个负向波，致使形成准双相波。

所述放电开关电路还包括：

一第二MOS管，漏极与所述升压变压器原边同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第二保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第二MOS管的漏极连接；

一第三保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；

所述储能电容器的正极还与所述升压变压器的中间抽头连接；

所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在时刻t0，将所述第二MOS管接通，将所述第一MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第二MOS管后回流到所述储能电容器，所述升压变压器原边电压等于所述储能电容器上的电压，在所述升压变压器副边上生成高压方波；

在时刻t1，将所述第二MOS管断开，将所述第一MOS管断开；

在时刻t2，将所述第一MOS管接通，将所述第二MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第一MOS管后回流到所述储能电容器，在一对电极上输出负脉冲；

在时刻t3，将所述第一MOS管和所述第二MOS管均断开，除颤结束。

所述储能电容器为两个，分别为第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的正极和所述第二储能电容器的正极之间设置有电容器开关；

所述升压变压器的原边包括两组原边线圈，分别为：

一第一原边线圈，同名端与所述第一储能电容器的正极连接，非同名端与所述第一MOS管的漏极连接；

一第二原边线圈，非同名端与所述第二储能电容器的正极连接；

所述第一MOS管的源极与所述第一储能电容器的负极连接；

所述放电开关电路还包括：

一第三MOS管，漏极与所述第二原边线圈的同名端连接，源极与所述第二储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第四保护二极管，为双向稳压管，一端与所述第一储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；

一第五保护二极管，为双向稳压管，一端与所述第二储能电容器的正极连接，另一端与所述第三MOS管的漏极连接；

所述第一储能电容器、所述升压变压器和所述第一MOS管构成一个放电回路，所述第二储能电容器、所述升压变压器和所述第三MOS管构成另一个放电回路；

所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

在除颤放电时，将所述第一MOS管接通，将第一储能电容器中的电荷全部释放，在一对所述电极上形成正的除颤脉冲，然后将所述第三MOS管接通，将所述第二储能电容器中的电荷全部释放，在一对所述电极上形成负的除颤脉冲，负的除颤脉冲过后，除颤过程结束。

所述放电开关电路还包括：

一第四MOS管，漏极与所述储能电容器的正极连接，源极与所述升压变压器的非同名端连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第五MOS管，漏极与所述储能电容器的正极连接，源极与所述升压变压器的同名端连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第六MOS管，漏极与所述升压变压器的同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在除颤之前，将所述第一MOS管和所述第六MOS管导通，将所述第四MOS管和所述第五MOS管断开，将所述升压变压器原边两端接地；

在时刻t0，将所述第五MOS管接通，将所述第六MOS管断开，将所述升压变压器原边同名端与所述储能电容器的正极连接，将所述第一MOS管接通，将所述第四MOS管断开，将所述升压变压器原边非同名端与所述储能电容器的负极连接，在所述升压变压器副边产生电压，形成除颤波形的第一相，所述第一相的输出波形为方波；

在时刻t1，将所述第一MOS管和所述第六MOS管导通，将所述第四MOS管和所述五MOS管断开，将所述升压变压器原边两端接地，所述升压变压器原边输入电压为零，所以所述升压变压器的副边电压也为零；

在时刻t2，将所述第五MOS管断开，将所述第六MOS管导通，所述升压变压器原边同名端与所述储能电容器的负极连接，将所述第四MOS管导通，将所述第一MOS管断开，所述升压变压器原边非同名端与所述储能电容器的正极连接，在所述升压变压器的副边产生负电压，形成除颤波形的第二相，所述第二相的输出波形为方波；

在时刻t3，将所述第一MOS管、所述第四MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均断开，除颤结束。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用超短脉冲除颤器，具有如下显著优点：

1、利用脉冲电场使细胞膜上的形成无数个纳米级孔洞，阻断了混沌状态下的心室除极波通道，达到除颤的目的；

2、利用纳秒级至微秒超短脉冲电场进行除颤，由于脉冲作用时间，沉积在心室细胞上的能量少，降低了除颤脉冲对心肌细胞的破坏作用，减少心肌细胞的不可逆电穿孔损伤，同时也提高除颤的成率；

3、利用升压变压器输出脉冲，储能电容电压低，同时患者与储能电容是电气隔离，提高设备的安全性。

附图说明

图1为本发明的一种整体结构框图；

图2为本发明实施例一的一种电路原理图；

图3为本发明实施例二的一种电路原理图；

图4为本发明实施例三的一种电路原理图；

图5为本发明实施例四的一种电路原理图；

图6为本发明实施例五的一种电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源100、储能电容器C(200)、放电开关电路300、升压变压器T1和一对电极400。

本发明在除颤前，直流电源100给储能电容器C充电，将能量储存在储能电容器C中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器C中的电压情况。除颤时，放电开关电路300工作，控制储能电容器C放电时间，将储能电容器C中的能量传递给升压变压器T1。升压变压器T1将储能电容器C上的电压提升到一预设的幅度，并通过一对电极400施加在人体500上。该电压在人体心脏上形成1500V/cm的脉冲电场，造成心肌细胞膜的电穿孔，终止室颤。

实施例一，参照图2，本实施例提供了一种超短脉冲除颤器，包括直流电源、储能电容器200、放电开关电路、升压变压器T1和一对电极400。

直流电源为储能电容器提供电能，在除颤前，通过直流电源将能量存储在储能电容器中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器中的电压。考虑到放电开关电路中各开关管的耐压，储能电容器的电压不宜过高。考虑到升压变压器T1的变比影响，储能电容器的电压不宜过高。

储能电容器包括电解电容C1和薄膜电容C2，电解电容C1的正极与直流电源的正极连接，电解电容C1的负极与直流电源的负极连接。薄膜电容C2与电解电容C1并联。

放电开关电路300包括第一MOS管K1和放电开关控制模块。第一MOS管K1的漏极与升压变压器T1的非同名端连接，第一MOS管K1的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。放电开关控制模块的信号输出端与第一MOS管K1的栅极连接，放电开关控制模块用于控制第一MOS管K1的导通或断开。

升压变压器T1原边同名端与储能电容器200的正极连接，升压变压器T1的副边同名端与一个电极连接，升压变压器T1的副边非同名端与另一个电极连接并且接地。

放电开关控制模块控制第一MOS管K1接通，储能电容器200与升压变压器T1接通，在升压变压器T1的副边产生预设幅度的单相指数波除颤脉冲，储能电容器200的放电时间常数τ＝CR，其中C为储能电容器200的容量，R为一对电极400间人体阻抗折算到升压变压器T1的原边电阻。由于放电过程中，第一MOS管K1始终保持接通状态，储能电容器200中的能量将全部释放掉，升压变压器T1中的漏感不会在第一MOS管K1的漏极上产生反向电压。

实施例二，参照图3，本实施例提供了一种超短脉冲除颤器，包括直流电源、储能电容器200、放电开关电路300、升压变压器T1和一对电极400。

直流电源为储能电容器200提供电能，在除颤前，通过直流电源将能量存储在储能电容器200中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器200中的电压。考虑到放电开关电路中各开关管的耐压，储能电容器200的电压不宜过高。考虑到升压变压器T1的变比影响，储能电容器200的电压不宜过高。

储能电容器200包括电解电容C1和薄膜电容C2，电解电容C1的正极与直流电源的正极连接，电解电容C1的负极与直流电源的负极连接。薄膜电容C2与电解电容C1并联。在实际实施时，储能电容器200选择足够大，使得在放电除颤过程中只释放部分能量。

放电开关电路300包括第一MOS管K1、放电开关控制模块、第一保护二极管Z1和放电电感L。第一MOS管K1的漏极与升压变压器T1的非同名端连接，第一MOS管K1的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。放电开关控制模块的信号输出端与第一MOS管K1的栅极连接，放电开关控制模块用于控制第一MOS管K1的导通或断开。第一保护二极管Z1为双向稳压管，第一保护二极管Z1的一端与储能电容器200的正极连接，第一保护二极管Z1的另一端与升压变压器T1的同名端连接。放电电感L与第一保护二极管Z1并联，放电电感L的作用是在放电期间限制放电电流。

升压变压器T1的副边同名端与一个电极连接，升压变压器T1的副边非同名端与另一个电极连接并且接地。

放电开关控制模块对放电开关电路300的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1，放电结束的时刻为t2，则：

在时刻t0，将第一MOS管K1接通，储能电容器200中的电荷经放电电感L施加在升压变压器T1的原边上，在升压变压器T1副边形成除颤电压电流，由于一对电极400间人体阻抗的存在，根据欧姆定律，电压电流在一对电极400之间形成脉冲电场；

在时刻t0至t1期间，在升压变压器T1副边输出单极性除颤脉冲，同时在放电电感L中存储预设的能量；

在时刻t1，将第一MOS管K1断开，在升压变压器T1副边产生一个负向波，致使形成准双相波。

实施例三，参照图4，本实施例提供了一种超短脉冲除颤器，包括直流电源、储能电容器200、放电开关电路300、升压变压器T1和一对电极400。

直流电源为储能电容器200提供电能，在除颤前，通过直流电源将能量存储在储能电容器200中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器200中的电压。考虑到放电开关电路中各开关管的耐压，储能电容器200的电压不宜过高。考虑到升压变压器T1的变比影响，储能电容器200的电压不宜过高。

储能电容器200包括电解电容C1和薄膜电容C2，电解电容C1的正极与直流电源的正极连接，电解电容C1的负极与直流电源的负极连接。薄膜电容C2与电解电容C1并联。在实际实施时，储能电容器200选择足够大，使得在放电除颤过程中只释放部分能量。

放电开关电路300包括第一MOS管K1、第二MOS管K2、放电开关控制模块、第二保护二极管Z2和第三保护二极管Z3。第一MOS管K1的漏极与升压变压器T1的非同名端连接，第一MOS管K1的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。第二MOS管K2的漏极与升压变压器T1原边同名端连接，第二MOS管K2的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。放电开关控制模块的信号输出端分别与第一MOS管K1的栅极连接、第二MOS管K2的栅极连接，放电开关控制模块用于控制第一MOS管K1的导通或断开、控制第二MOS管K2的导通或断开。第二保护二极管Z2为双向稳压管，第二保护二极管Z2的一端与储能电容器200的正极连接，第二保护二极管Z2的另一端与第二MOS管K2的漏极连接。第三保护二极管Z3为双向稳压管，第三保护二极管Z3的一端与储能电容器200的正极连接，第三保护二极管Z3的另一端与第一MOS管K1的漏极连接。

升压变压器T1的原边具有位于中部的中间抽头，升压变压器T1的中间抽头与储能电容器200的正极连接。升压变压器T1的副边同名端与一个电极连接，升压变压器T1的副边非同名端与另一个电极连接并且接地。

放电开关控制模块对放电开关电路300的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在时刻t0，将第二MOS管K2接通，将第一MOS管K1断开，放电电流由储能电容器200经升压变压器T1、第二MOS管K2后回流到储能电容器200，升压变压器T1原边电压等于储能电容器200上的电压，在升压变压器T1副边上生成高压方波；

在时刻t1，将第二MOS管K2断开，将第一MOS管K1断开；

在时刻t2，将第一MOS管K1接通，将第二MOS管K2断开，放电电流由储能电容器200经升压变压器T1、第一MOS管K1后回流到储能电容器200，此时放电电流在升压变压器T1中产生的磁场变化方向不同，在一对电极400上输出负脉冲；

在时刻t3，将第一MOS管K1和第二MOS管K2均断开，除颤结束。

实施例四，参照图5，本实施例提供了一种超短脉冲除颤器，包括直流电源、储能电容器200、放电开关电路300、升压变压器T1和一对电极400。

直流电源为储能电容器200提供电能，在除颤前，通过直流电源将能量存储在储能电容器200中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器200中的电压。考虑到放电开关电路中各开关管的耐压，储能电容器200的电压不宜过高。考虑到升压变压器T1的变比影响，储能电容器200的电压不宜过高。

储能电容器200为两个，分别为第一储能电容器C01和第二储能电容器C02，第一储能电容器C01的正极和第二储能电容器C02的正极之间设置有电容器开关S1。在除颤前，通过直流电源分别为第一储能电容器C01和第二储能电容器C02供电。直流电源对第一储能电容器C01和第二储能电容器C02供电时，可以充有不同的电压，以便调整脉冲的幅度。

放电开关电路300包括第一MOS管K1、第三MOS管K3、放电开关控制模块、第四保护二极管Z4和第五保护二极管Z5。升压变压器T1的原边包括两组原边线圈，分别为第一原边线圈T11和第二原边线圈T12。

第一MOS管K1的漏极与第一原边线圈T11的非同名端连接，第一MOS管K1的源极与第一储能电容器C01的负极连接并且接地。第三MOS管K3的漏极与第二原边线圈T12的同名端连接，第三MOS管K3的源极与第二储能电容器C02的负极连接并且接地。放电开关控制模块的信号输出端分别连接第一MOS管K1的栅极、第三MOS管K3的栅极，放电开关控制模块用于控制第一MOS管K1的导通或断开、控制第三MOS管K3的导通或断开。第一原边线圈T11的同名端与第一储能电容器C01的正极连接，第二原边线圈T12的非同名端与第二储能电容器C02的正极连接。第四保护二极管Z4为双向稳压管，第四保护二极管Z4的一端与第一储能电容器C01的正极连接，第四保护二极管Z4的另一端与第一MOS管K1的漏极连接。第五保护二极管Z5为双向稳压管，第五保护二极管Z5的一端与第二储能电容器C02的正极连接，第五保护二极管Z5的另一端与第三MOS管K3的漏极连接。

第一储能电容器C01、升压变压器T1和第一MOS管K1构成一个放电回路，第二储能电容器C02、升压变压器T1和第三MOS管K3构成另一个放电回路。

放电开关控制模块对放电开关电路300的控制模式采用如下方式：

在除颤放电时，将第一MOS管K1接通，将第一储能电容器C01中的电荷全部释放，在一对电极400上形成正的除颤脉冲，然后将第三MOS管K3接通，将第二储能电容器C02中的电荷全部释放，在一对所述电极400上形成负的除颤脉冲，负的除颤脉冲过后，除颤过程结束。

实施例五，参照图6，本实施例提供了一种超短脉冲除颤器，包括直流电源、储能电容器200、放电开关电路300、升压变压器T1和一对电极400。

直流电源为储能电容器200提供电能，在除颤前，通过直流电源将能量存储在储能电容器200中，根据输出脉冲的电压幅度，确定储能电容器200中的电压。考虑到放电开关电路中各开关管的耐压，储能电容器200的电压不宜过高。考虑到升压变压器T1的变比影响，储能电容器200的电压不宜过高。

储能电容器200包括电解电容C1和薄膜电容C2，电解电容C1的正极与直流电源的正极连接，电解电容C1的负极与直流电源的负极连接。薄膜电容C2与电解电容C1并联。在实际实施时，储能电容器200选择足够大，使得在放电除颤过程中只释放部分能量。

放电开关电路300包括第一MOS管K1、第四MOS管K4、第五MOS管K5、第六MOS管K6和放电开关控制模块。第一MOS管K1的漏极与升压变压器T1的非同名端连接，第一MOS管K1的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。第四MOS管K4的漏极与储能电容器200的正极连接，第四MOS管K4的源极与升压变压器T1的非同名端连接。第五MOS管K5的漏极与储能电容器200的正极连接，第五MOS管K5的源极与升压变压器T1的同名端连接。第六MOS管K6的漏极与升压变压器T1的同名端连接，第六MOS管K6的源极与储能电容器200的负极连接并且接地。放电开关控制模块的信号输出端分别与第一MOS管K1的栅极连接、第四MOS管K4的栅极连接、第五MOS管K5的栅极连接、第六MOS管K6的栅极连接，放电开关控制模块用于控制第一MOS管K1的导通或断开、控制第四MOS管K4的导通或断开、控制第五MOS管K5的导通或断开、控制第六MOS管K6的导通或断开。

升压变压器T1的副边同名端与一个电极连接，升压变压器T1的副边非同名端与另一个电极连接并且接地。

放电开关控制模块对放电开关电路300的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在除颤之前，将第一MOS管K1和第六MOS管K6导通，将第四MOS管K4和第五MOS管K5断开，将升压变压器T1原边两端接地；

在时刻t0，将第五MOS管K5接通，将第六MOS管K6断开，将升压变压器T1原边同名端与储能电容器200的正极连接，将第一MOS管K1接通，将第四MOS管K4断开，将升压变压器T1原边非同名端与储能电容器200的负极连接，在升压变压器T1副边产生电压，形成除颤波形的第一相，储能电容器200的电压只有一小部分放电，第一相的输出波形为方波；

在时刻t1，将第一MOS管K1和第六MOS管K6导通，将第四MOS管K4和五MOS管断开，将升压变压器T1原边两端接地，升压变压器T1原边输入电压为零，所以升压变压器T1的副边电压也为零；

在时刻t2，将第五MOS管K5断开，将第六MOS管K6导通，升压变压器T1原边同名端与储能电容器200的负极连接，将第四MOS管K4导通，将第一MOS管K1断开，升压变压器T1原边非同名端与储能电容器200的正极连接，在升压变压器T1的副边产生负电压，形成除颤波形的第二相，第二相的输出波形为方波；

在时刻t3，将第一MOS管K1、第四MOS管K4、第五MOS管K5和第六MOS管K6均断开，除颤结束。

本发明的五个实施例均具有超短脉冲电场的特性。由于脉冲作用时间，沉积在心室细胞上的能量少，降低了除颤脉冲对心肌细胞的破坏作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种超短脉冲除颤器，包括依次连接的直流电源、储能电容器和一对电极，其特征在于，还包括：

一放电开关电路，设置于所述储能电容器和一对所述电极之前，用于控制所述储能电容器放电时间；

一升压变压器，设置于所述放电开关电路和一对所述电极之间，所述升压变压器将所述储能电容器上的电压升至一预设幅度。

2.如权利要求1所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路包括：

一第一MOS管，漏极与所述升压变压器的非同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接；

一放电开关控制模块，信号输出端与所述第一MOS管的栅极连接，用于控制所述第一MOS管的导通或断开。

3.如权利要求2所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述储能电容器包括：

一电解电容，正极与所述直流电源的正极连接，负极与所述直流电源的负极连接；

一薄膜电容，与所述电解电容并联。

4.如权利要求2或3所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路还包括：

一第一保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述升压变压器的同名端连接；

一放电电感，与所述第一保护二极管并联；

所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1，放电结束的时刻为t2，则：

在时刻t0，将所述第一MOS管接通，所述储能电容器中的电荷经所述放电电感施加在所述升压变压器的原边上，在所述升压变压器副边形成除颤电压电流，所述电压电流在一对所述电极之间形成脉冲电场；

在时刻t0至t1期间，在所述升压变压器副边输出单极性除颤脉冲，同时在所述放电电感中存储预设的能量；

在时刻t1，将所述第一MOS管断开，在所述升压变压器副边产生一个负向波，致使形成准双相波。

5.如权利要求2或3所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路还包括：

一第二MOS管，漏极与所述升压变压器原边同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第二保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第二MOS管的漏极连接；

一第三保护二极管，为双向稳压管，一端与所述储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；

所述储能电容器的正极还与所述升压变压器的中间抽头连接。

6.如权利要求5所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在时刻t0，将所述第二MOS管接通，将所述第一MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第二MOS管后回流到所述储能电容器，所述升压变压器原边电压等于所述储能电容器上的电压，在所述升压变压器副边上生成高压方波；

在时刻t1，将所述第二MOS管断开，将所述第一MOS管断开；

在时刻t2，将所述第一MOS管接通，将所述第二MOS管断开，放电电流由所述储能电容器经所述升压变压器、所述第一MOS管后回流到所述储能电容器，在一对电极上输出负脉冲；

在时刻t3，将所述第一MOS管和所述第二MOS管均断开，除颤结束。

7.如权利要求2所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述储能电容器为两个，分别为第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的正极和所述第二储能电容器的正极之间设置有电容器开关；

所述升压变压器的原边包括两组原边线圈，分别为：

一第一原边线圈，同名端与所述第一储能电容器的正极连接，非同名端与所述第一MOS管的漏极连接；

一第二原边线圈，非同名端与所述第二储能电容器的正极连接；

所述第一MOS管的源极与所述第一储能电容器的负极连接；

所述放电开关电路还包括：

一第三MOS管，漏极与所述第二原边线圈的同名端连接，源极与所述第二储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第四保护二极管，为双向稳压管，一端与所述第一储能电容器的正极连接，另一端与所述第一MOS管的漏极连接；

一第五保护二极管，为双向稳压管，一端与所述第二储能电容器的正极连接，另一端与所述第三MOS管的漏极连接；

所述第一储能电容器、所述升压变压器和所述第一MOS管构成一个放电回路，所述第二储能电容器、所述升压变压器和所述第三MOS管构成另一个放电回路。

8.如权利要求7所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

在除颤放电时，将所述第一MOS管接通，将第一储能电容器中的电荷全部释放，在一对所述电极上形成正的除颤脉冲，然后将所述第三MOS管接通，将所述第二储能电容器中的电荷全部释放，在一对所述电极上形成负的除颤脉冲，负的除颤脉冲过后，除颤过程结束。

9.如权利要求2或3所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关电路还包括：

一第四MOS管，漏极与所述储能电容器的正极连接，源极与所述升压变压器的非同名端连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第五MOS管，漏极与所述储能电容器的正极连接，源极与所述升压变压器的同名端连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接；

一第六MOS管，漏极与所述升压变压器的同名端连接，源极与所述储能电容器的负极连接，栅极与所述放电开关控制模块的信号输出端连接。

10.如权利要求9所述的超短脉冲除颤器，其特征在于，所述放电开关控制模块对所述放电开关电路的控制模式采用如下方式：

设除颤放电时刻为t0，放电期间为t1、t2，放电结束的时刻为t3，则：

在除颤之前，将所述第一MOS管和所述第六MOS管导通，将所述第四MOS管和所述第五MOS管断开，将所述升压变压器原边两端接地；

在时刻t0，将所述第五MOS管接通，将所述第六MOS管断开，将所述升压变压器原边同名端与所述储能电容器的正极连接，将所述第一MOS管接通，将所述第四MOS管断开，将所述升压变压器原边非同名端与所述储能电容器的负极连接，在所述升压变压器副边产生电压，形成除颤波形的第一相，所述第一相的输出波形为方波；

在时刻t1，将所述第一MOS管和所述第六MOS管导通，将所述第四MOS管和所述五MOS管断开，将所述升压变压器原边两端接地，所述升压变压器原边输入电压为零，所以所述升压变压器的副边电压也为零；

在时刻t2，将所述第五MOS管断开，将所述第六MOS管导通，所述升压变压器原边同名端与所述储能电容器的负极连接，将所述第四MOS管导通，将所述第一MOS管断开，所述升压变压器原边非同名端与所述储能电容器的正极连接，在所述升压变压器的副边产生负电压，形成除颤波形的第二相，所述第二相的输出波形为方波；

在时刻t3，将所述第一MOS管、所述第四MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均断开，除颤结束。

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