CN216061693U - 一种除颤仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种除颤仪。所述除颤仪包括电池模块，电量缓冲模块，高压充电电路，高压储能电容，除颤放电电路，除颤电极和主控模块，其中，所述电池模块的输出端与所述电量缓冲模块的第一输入端连接，所述主控模块的第一输入端与所述电量缓冲模块的第二输入端连接，所述电量缓冲模块的输出端与所述高压充电电路的第一输入端连接，所述主控模块的第二输出端与所述高压充电电路的第二输入端连接，所述高压充电电路的输入端与所述高压储能电容的输入端连接，所述高压储能电容的输出端与所述除颤放电电路的输入端连接，所述除颤放电电路的输出端与所述除颤电极连接。

Description

一种除颤仪

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种除颤仪。

背景技术

目前，除颤仪大多使用可充电或者一次性的锂电池作为内置电源。一次性锂电池的电芯内阻较大，输出电流一般小于1.5A；可充电锂电池的最大输出电流要比一次性锂电池的输出电流较大，但是输出电流一般在3～4A左右。

除颤仪不管是使用一次性锂电池还是使用可充电锂电池，在使用过程中，都存在随着使用时间变长而导致电池电压和电量下降的问题。电压的下降导致除颤设备的充电时间变长。因此一般的除颤仪在关于充电时间的表述方面，都会说新电池前10次充电时间小于10秒、7秒、5秒等。当电池中存储的电量变低，电池电压下降，充电速度会越来越慢，直到充电时间大于除颤仪专标规定的最长充电时间，或者设备制造商宣称的充电超时时间(一般是30秒)，这时电池就不得不报废了。

为了加快充电时间，必须提高电池电压并提高电池的输出电流。一般用于储能的电池包，都是采用多节电芯先串联提高电压后，再使用多排并联的组合形式，提高输出电流。这样的方式虽然可以提高电池的储存电量和输出电流，但是仅仅提高了电池的使用时间，避免不了随着电池使用时间的变长，电压下降，输出电流也下降，而导致充电时间越来越长的问题。

在急救领域，除颤治疗是争分夺秒的。心脏骤停患者的最佳黄金救治时间是前面6到8分钟。越早得到有效的除颤治疗，救活患者的成功率越高，大脑和重要器官组织细胞因缺氧窒息死亡导致后遗症就越轻。因此在特别在难救治的病况下可能需要3到4次除颤治疗才救活患者的情况下，如果急救设备的电池电量处于低电量状态，每次充电20秒，3次治疗就需要约7分半钟(5-9秒分析，20秒充电，2分钟心肺复苏)；如果每次充电都能达到5至10秒的最快速度，可以节省1分多钟用于第四次治疗。因此能够消除电池包输出电流小，以及因为电量下降电压降低导致充电时间变长的缺点，就能提高心脏骤停的救治率，在急救上具有非常重要意义。

实用新型内容

本实用新型提供了一种除颤仪，用以解决现有技术中存在的由于电池模块输出电流小以及电池模块电量下降而导致高压储能电容充电时间过长的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种除颤仪，所述除颤仪包括电池模块，电量缓冲模块，高压充电电路，高压储能电容，除颤放电电路，除颤电极和主控模块，其中，

所述电池模块的输出端与所述电量缓冲模块的第一输入端连接，所述主控模块的第一输入端与所述电量缓冲模块的第二输入端连接，所述电量缓冲模块的输出端与所述高压充电电路的第一输入端连接，所述主控模块的第二输出端与所述高压充电电路的第二输入端连接，所述高压充电电路的输入端与所述高压储能电容的输入端连接，所述高压储能电容的输出端与所述除颤放电电路的输入端连接，所述除颤放电电路的输出端与所述除颤电极连接。

可选地，所述电量缓冲模块包括充电电路和超级电容组，其中，

所述所述电池模块的输出端与所述充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与所述超级电容组的输入端连接，所述超级电容组的输入端与所述高压充电电路连接。

可选地，所述电量缓冲模块还包括防反流保护电路，其中，所述电池模块的输出端与所述防反流保护电路的输入端连接，所述防反流保护电路的输出端与所述充电电路的输入端连接。

可选地，所述超级电容组由一组N个超级电容串联组成，或者；

所述超级电容组由M组N个超级电容串联后并联组成。

可选地，所述除颤仪还包括心电采集模块，所述心电采集模块的输出端与所述主控模块的第二输入端连接。

可选地，所述电量缓冲模块配合无线充电电路或者外置的充电器，作为所述除颤仪的所述电池模块使用。

可选地，若所述电量缓冲模块配置的电量满足预设要求，则所述电量缓冲模块作为可拆卸式电池模块直接给所述除颤仪供电。

采用本实用新型实施例提供的除颤仪，使用超级电容组作为电池电流的缓冲器，作为除颤电路中高压储能电容的充电电源，在每次进行除颤高压充电前，对超级电容组进行补充充电，从而使得每次高压充电电路工作时，超级电容器组都能处于最高电圧并提供最大的输出电流，因此每次采用高压充电电路对高压储能电容进行充电时，超级电容器都能处于最佳储能状态，从而每次都能实现2-4秒的高压储能电容充电速度。这样，只要电池模块具备足够除颤充电几次的电量，通过二次储能缓冲的作用，不管是否是新旧电池模块，每次除颤充电都能达到比新电池模块更快的充电时间。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，而不是全部的实施例。对于本领域普通技术人员来讲，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种除颤仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电量缓冲模块的结构示意图。

附图标记：

电池模块-10；电量缓冲模块-11；高压充电电路-12；高压储能电容-13；除颤放电电路-14；除颤电极-15；主控模块-16；充电电路-110；超级电容组-111；防反流保护电路112。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

示例性的，参阅图1所示，为本实用新型实施例提供的一种除颤仪的结构示意图，所述除颤仪包括电池模块10，电量缓冲模块11，高压充电电路12，高压储能电容13，除颤放电电路14，除颤电极15和主控模块16，其中，

所述电池模块10的输出端与所述电量缓冲模块11的第一输入端连接，所述主控模块的第一输入端与所述电量缓冲模块11的第二输入端连接，所述电量缓冲模块11的输出端与所述高压充电电路12的第一输入端连接，所述主控模块的第二输出端与所述高压充电电路12的第二输入端连接，所述高压充电电路12的输入端与所述高压储能电容13的输入端连接，所述高压储能电容13的输出端与所述除颤放电电路14的输入端连接，所述除颤放电电路14的输出端与所述除颤电极15连接。

示例性的，参阅图2所示，为本实用新型实施例提供的一种电量缓冲模块的结构示意图，所述电量缓冲模块11包括充电电路110和超级电容组111，其中，

所述所述电池模块10的输出端与所述充电电路110的输入端连接，所述充电电路110的输出端与所述超级电容组111的输入端连接，所述超级电容组111的输入端与所述高压充电电路12连接。

可选地，所述电量缓冲模块11还包括防反流保护电路112，其中，所述电池模块10的输出端与所述防反流保护电路112的输入端连接，所述防反流保护电路112的输出端与所述充电电路110的输入端连接。

需要说明的是，当除颤仪存在两种及以上的除颤仪充电电源时，则需要防反流保护电路。防反流保护电路一般使用大电流的PMOS器件实现，或者超低压降的二极管来实现。目的是防止另外一路的电源输出电压高于本路电源输出电压时，不会对电池模块反向充电。

可选地，所述超级电容组110由一组N个超级电容串联组成，或者；

所述超级电容组110由M组N个超级电容串联后并联组成。

可选地，所述除颤仪还包括心电采集模块(图中未示出)，所述心电采集模块的输出端与所述主控模块16的第二输入端连接。

进一步的，所述电量缓冲模块11配合无线充电电路或者外置的充电器，作为所述除颤仪的所述电池模块10使用。

也就是说，针对所述除颤仪配置有无线充电电量或者外置的充电器，那么，即可对电量缓冲模块11采用无线或有线充电的方式对电量缓冲模块11进行电量补给，此时，就无需在所述除颤仪上配置电池模块10，直接将所述电量缓冲模块11作为所述除颤仪的电池模块10使用即可。

更进一步的，若所述电量缓冲模块11配置的电量满足预设要求，则所述电量缓冲模块11作为可拆卸式电池模块直接给所述除颤仪供电。

也就是说，电池缓冲模块11存储电能的容量较大，可供所述除颤仪长时间/多次使用，则可以将所述电池缓冲模块11作为可拆卸电池模块，直接给所述除颤仪供电。这样，就可以采用一个或多个电能充足的电池缓冲模块11作为备用电池。

本实用新型实施例中，除颤仪的除颤充电方式如下：

步骤1：在接收到开机指令，并完成开机初始化之后，若检测到所述超级电容组的电压低于第一预设值，则对所述超级电容组进行充电处理。

具体地，第一预设值指的是设置的所述超级电容组可达到的最高电压(即所述超容电容组在满电状态下的电压)，除颤仪在完成初始化开机后，若主控模块检测到所述超级电容组的电压低于第一预设值，则采用连接电池模块和所述超级电容组的充电电路对所述超级电容组进行充电处理。

实际应用中，若在待机状态下主控模块检测到超级电容组的电压低于额定电压，则通过连接电源模块和所述超级电容组的充电电路对所述超级电容组进行充电，若主控模块检测到所述超级电容组的电压达到第二预设值，则停止对所述超级电容组进行充电，其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。

也就是说，本实用新型实施例中，还设置有第二预设值，除颤仪在待机状态下，若主控模块检测到所述超级电容组的电压低于额定电压，则通过连接电源模块和所述超级电容组的充电电路对所述超级电容组进行充电，直至所述超级电容组的电压达到第二预设值，其中，设置的第二预设值小于第一预设值。

由上可知，除颤仪在待机状态下，仍可以时刻保持所述超级电容组的电压稳定在第二预设值，当除颤仪开机之后，直接对所述超级电容组进行充电处理，以使得所述超级电容组达到满电状态(即电压达到第一预设值)。

步骤2：若检测到所述超级电容组的电压达到第一预设值，或者，基于心律分析结果确定需要除颤时，则停止对所述超级电容组进行充电。

也就是说，本实用新型实施例中，停止对所述超级电容组进行充电的触发条件包括：

若主控模块检测到所述超级电容组的电压达到第一预设值，则停止对所述超级电容组进行充电；或者，

主控模块对心电采集模块采集到的心里进行分析，若基于心率分析结果确定需要除颤，则停止对所述超级电容组进行充电。

例如，假设超级电容组由4个3.8V的超级电容串联组成，其额定电压为4*3.8V＝15.2V，第一预设值为(即超级电容组满电状态下的电压值)16.8V，第二预设值为16V，那么，除颤仪在待机状态下，若主控模块检测到超级电容组电压低于15.2V，则开始对超级电容组进行充电，直至超级电容组电压达到16V，停止对超级电容组进行充电，此时，若开启除颤仪，除颤仪在开机状态下，若主控模块检测到超级电容组电压低于16.8V，则立即对超级电容组进行充电处理，目标电压为16.8V，当主控模块检测到超级电容组电压达到16.8V，或者，心律分析结果为需除颤后，则停止对超级电容组进行充电。

进一步地，在急救完成除颤仪关机后，超级电容组上电压不超过17V，属于安全低压，因此不需要放电，继续保持存储的电量备用，也不浪费电能。这时导致超级电容组上电压下降的唯一因素是超级电容的内部和外部漏电流。因此，可以通过选择漏电电流较小的辅助元件和布板工艺，来减少外部漏电流。

步骤3：通过连接所述超级电容组和高压储能电容的高压充电电路对所述高压储能电容进行充电，直至所述高压储能电容的电压满足预设要求。

具体地，此时需要通过连接所述超级电容组和高压储能电容的高压充电电路对高压储能电容进行充电，将所述超级电容组中的电能快速转移至高压储能电容上。

需要说明的是，本实用新型实施例中，超级电容组，可以由多个2.7V或者3.8V规格的法拉超级电容器串联后再并联组成。例如，4节3.8V超级电容串联组成的上百法拉的超级电容组，充满电后可以进行连续10次左右200J对外放电的充电除颤放电循环，当超级电容组的电压低至12V时，则不能再通过高压充电电路对高压储能电容进行充电。由于一般一次性锂电池输出的最大脉冲电流1.5A-2A，因此，通过高压充电电路对高压储能电容进行充电时，由于电池模块的输出电流小，从而限制了充电电路快速充电的能力；超级电容组脉冲输出电流可达到15A-20A，甚至可达到20A-30A，使用超级电容组中的电能给高压充电电路供电，瞬态充电电流可以提高约10-20倍，使得限制充电速度的最大电流不再成为缩短充电时间的障碍，充电时间能缩短到2-4秒内完成充电。

本实用新型实施例中，超级电容组实现方式可以是一组N个超级电容串联，也可以是M组N个超级电容串联后并联。例如，4个3.8V的450F的超级的电容串联后电容为112F的情况下，15V的初始电压，在没有补充充电的情况下，放电到12V时，可以支持10次200J的对外放电，最初三次充电时间，每次都比新的一次性锂电池(15V满电量)充电快几秒钟。

实际应用中，高压充电电路的初级线圈可以从超级电容组抽取20A-30A左右的脉冲电流，可以保证除颤仪在2-6秒内完成除颤充电；放电电路在除颤仪人工确认除颤后，在10-60毫秒的完成放电。通常人工确认时间为0-30秒。当高压储能电容充电结束后，不管是否放电，缓冲电池的充电电路会立即再次开始工作，即继续执行超级电容组的充电操作。一般的自动和半自动除颤仪中，充电结束后，会有0～30秒的等待按键除颤时间，然后是2分钟的心肺复苏时间，以及5～10秒的心律分析时间。这段2到3分钟的时间都是缓冲充电电路给超级电容组补充充电的时间，即使是电量低的电池，也可以保证用这段时间将超级电容组充满电。因此可以保证在下一次需要给高压储能电容充电时，由于超级电容组电量已充满，那么，除颤仪就可以以最快的充电速度将高压储能电容的电量充满。

本实用新型实施例中，对所述超级电容组进行充电处理时，一种较佳地实现方式为，若检测到所述超级电容组的电压低于所述超级电容组的额定电压，则采用恒流充电方式对所述超级电容组进行充电处理；若检测到所述超级电容组的电压高于或等于所述超级电容组的额定电压，而低于所述第一预设值，则采用恒压方式对所述超级电容组进行充电处理。

实际应用中，由于电量缓冲模块的作用不是电池，仅仅是将低电流输出能力的电池模块，或者不可能提供8A以下的AC-DC或者DC-DC直流电源，根据非频繁连续充电应用的特点，在每次进行除颤高压充电前，对缓冲储能用的超级电容组进行补充充电，从而使得每次高压充电电路工作时，超级电容组都能处于最高电圧并提供最大的输出电流，因此，每次高压充电都能处于最佳储能状态，从而每次都能实现2-4秒的高压储能电容充电速度。这样只要电池模块具备足够除颤充电几次的电量，通过电量缓冲模块的作用，不管是否是新旧电池模块，每次除颤充电都能达到比新电池模块更快的充电时间。

本实用新型实施例中，在设置超级电容组的电容量时，一种较佳地实现方式为，超级电容组的电容量根据设备能充满电后能完成至少三次连续最大放电能量的除颤放电来确定。

进一步地，本实用新型实施例中，超级电容组的充电电路依靠超级电容的特点和使用手册，针对超级电容组而言，最佳的充电方式是先用允许的最大的充电电流进行恒流方式快速充电，充电到指定电压后，改用恒压方式慢速充电。由于超级电容的充满电的电压可能比电池模块的最大输出电压高，且电池模块随着使用时间的加长电压越来越低，因此一般选用DC-DC升压形式的充电芯片来设计超级电容组的充电电路。所选择的充电芯片支持恒流恒压工作模式。

本实用新型的其他可代替或者可变换的实施例中，除颤仪可以不需要传统的锂电池模块10(一次性的，或者可充电的)，而直接使用存储了足够电量的超级电容组作为电池模块，由于超级电容具有大电流输出和大电流充电的特点，因此可以在几分钟到十几分钟内充满超级电容组成的电池模块；而传统的锂电池模块一般的充电时间是几个小时。因此使用超级电容组合成的电池模块可以作为除颤仪的一种新型电池模块。

基于上述的新型的大电量的超级电容电池模块，可以配置外置的充电器使用。而作为另外一种经济的实施和应用方式，使用小容量超级电容组合成的新型超级电容电池模块。传统的除颤仪的电池模块要提供200次左右的除颤治疗和10多个小时心电监护的电量；而使用小容量超级电容组合电池模块，仅仅需要提供可维持5次左右的除颤治疗和连续1小时心电监护的所需电量，因此使用的超级电容个数和容量可以大大减少。这种实施例的除颤仪，使用无线充电器或者无线充电除颤仪底座，或者随身携带的便携式移动电源给超级电容电池模块补充充电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种除颤仪，其特征在于，所述除颤仪包括电池模块，电量缓冲模块，高压充电电路，高压储能电容，除颤放电电路，除颤电极和主控模块，其中，

所述电池模块的输出端与所述电量缓冲模块的第一输入端连接，所述主控模块的第一输入端与所述电量缓冲模块的第二输入端连接，所述电量缓冲模块的输出端与所述高压充电电路的第一输入端连接，所述主控模块的第二输出端与所述高压充电电路的第二输入端连接，所述高压充电电路的输入端与所述高压储能电容的输入端连接，所述高压储能电容的输出端与所述除颤放电电路的输入端连接，所述除颤放电电路的输出端与所述除颤电极连接。

2.如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于，所述电量缓冲模块包括充电电路和超级电容组，其中，

所述电池模块的输出端与所述充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与所述超级电容组的输入端连接，所述超级电容组的输入端与所述高压充电电路连接。

3.如权利要求2所述的除颤仪，其特征在于，所述电量缓冲模块还包括防反流保护电路，其中，所述电池模块的输出端与所述防反流保护电路的输入端连接，所述防反流保护电路的输出端与所述充电电路的输入端连接。

4.如权利要求2或3所述的除颤仪，其特征在于，所述超级电容组由一组N个超级电容串联组成，或者；

所述超级电容组由M组N个超级电容串联后并联组成。

5.如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于，所述除颤仪还包括心电采集模块，所述心电采集模块的输出端与所述主控模块的第二输入端连接。

6.如权利要求2所述的除颤仪，其特征在于，所述电量缓冲模块配合无线充电电路或者外置的充电器，作为所述除颤仪的所述电池模块使用。

7.如权利要求2所述的除颤仪，其特征在于，若所述电量缓冲模块配置的电量满足预设要求，则所述电量缓冲模块作为可拆卸式电池模块直接给所述除颤仪供电。

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