DE3229134A1

DE3229134A1 - Elektrische schaltung zur erzeugung von energieimpulsen an zwei schockelektroden eines defibrillators

Info

Publication number: DE3229134A1
Application number: DE19823229134
Authority: DE
Inventors: Horant 8034 Germering Blesse; Günter Dipl.-Ing. 8912 Kaufering Stemple
Original assignee: GS Elektromedizinische Geraete G Stemple GmbH
Current assignee: GS Elektromedizinische Geraete G Stemple GmbH
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1984-02-09
Also published as: US4566457A; DE3229134C2

Description

sen an zwei Schockelektroden eines Defibri11ators

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Erzeugung von Ener g i e irnpu 1 sen an zwei Schockelektroden eines Def L-brillators mit einem Energiespeicher (Kondensator), dessen Energie über einen geschlossenen Arbeitsschaiter den Schockelektroden bei Schockbehandlung eines Patienten impulsartig abgefuhrt wird.

Im Energiespeicher lassen sich abgestufte Energiemengen abspeichern und entsprechend abgestufte Energiemengen (Energiedosierung) in Abhängigkeit vom Patienten und der gewünschten Behandlungsart abgeben. Die abgegebenen Energiemengen für externe Defibri1lation können zwischen 20 und 320 3oule liegen. Bislang hat man es für die Patientensicherheit für ausreichend erachtet, wenn die Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher und den Schockelektroden über einen nur während der Dauer des Schockablaufs geschlossenen Arbeitsschalter erfolgte. Das heißt, bei bekannten Defibri11atoren ist der behandelte Patient in den aus Energiespeicher und Arbeitsschalter bestehenden Arbeitskreis geschaltet. Hierbei kann noch ein Sieherheitsrisiko für den Patienten bestehen, insbesondere, wenn am Energiespeicher oder am Arbeitsschalter ein Defekt

auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine elektrische Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Absicherung des Patienten gegenüber dem Arbeitskreis erzielt wi rd.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zum Energiespeicher und mit einem hinter dem Arbeitsschalter liegenden Abzweigpunkt verbunden, ein Shuntkontakt geschaltet ist, der in normalerweise geschlossenem Zustand die beiden Schockelektroden überbrückt und nur für die Dauer des Schockablaufs geöffnet ist.

Auf diese Weise ist der Patient abgetrennt vom Arbeitskreis und die im Arbeitskreis befindlichen Bauteile, wie Energiespeicher, Arbeitsschalter und gegebenenfalls parallel zum Energiespeicher liegender Entladewiderstand mit in Reihe geschaltetem Entladeschalter, welche der Sicherheitsentladung dienen und über welche die im Energiespeicher gespeicherte Energie abgebaut werden kann, müssen nicht mehr überwacht werden.

Die Reihenschaltung aus Entladeschalter und Entladewiderstand dient der Abführung von nicht benötigter Energie durch interne Entladung. Bei Stromausfal 1 ist dies auch von Bedeutung, weil dann das den Shuntkontakt betätigende Relais abfällt und den Shuntkontakt schließt. Ferner wird etwa nach 10 ms Dauer des Schockablaufs die interne Entladung durchgeführt.

Der einen Sicherheitskreis bildende Shuntkontakt wird nur im beabsichtigten Schockfall für die Dauer des Schockablaufs geöffnet. Wenn keine Auslösung des Schockablaufs beabsichtigt ist, so bleibt der Shuntkontakt geschlossen. Wenn aus irgendeinem Grund ein Fehler auftritt und beispielsweise der Arbeitsschalter ungewollt betätigt wird, so wird die Energie nicht in den die Schockelektroden enthaltenden Patientenkreis übertragen, sondern am Shuntkontakt kurzgeschlossen.

Eine zwischen dem Abzweigpunkt, an dem der Shuntkontakt angeschlossen ist, und dem Arbeitsschalter liegende Induktivität, die im Regelfall zur Schockimpu1sformung dient, wirkt als Strombegrenzung durch ihren Blind- und Wirkwider stand, so daß keine unkontrolliert hohen Kurzschlußströme durch den Shuntkontakt fließen können. Auf diese Weise wird auch der Arbeitsschalter geschützt.

Falls im Fehlerfall trotzdem eine Spannung am geschlossenen Shuntkontakt bei Kurzschlußbetrieb auftritt, können zwischen die beiden Anschlüsse des Shuntkontakts und die beiden Schockelektroden je eine Spannungsbarriere, z. B. in Form jeweils einer Kaltkathodenschaltröhre, geschaltet sein. Diese Spannungsbarrieren haben hohe Zündspannungen, beispielsweise 180 V je Kaltkathodenschaltröhre.

Diese Kaitkathodenschaltr Öhren dienen gleichzeitig als Koppelglieder zwischen dem Arbeits- und Sicherheitskreis und dem Patientenkreis. Da durch die nicht gezündeten Kaitkathodenschaltröhren eine völlige galvanische Trennung zwischen Arbeits- und Patientenkreis erzielt wird, kann ohne weiteres an die Schockelektroden ein EKG-Gerät angeschlossen sein. Der Arbeitskreis und der durch den geschlossenen Shuntkontakt vorhandene Kurzschluß im Sicherheitskreis haben keinen Einfluß auf die Eingangsimpedanz des EKG-Verstärkers.

Der Betrieb erfolgt in der Weise, daß zunächst der Energiespeicher (Kondensator) auf einen vorgewählten Energiewert aufgeladen wird. Im Ausgangszustand ist der Sicherheitskreis durch Schließen des Shuntkontaktes verriegelt. Es kann in diesem Zustand keine Energie vom Energiespeicher in den Patientenkreis gelangen. Wenn ein Schock ausgelöst und übertragen werden soll, wird kurz zuvor der Sicherheitskreis durch Öffnen

des Shuntkontakts entriegelt, und über den geschlossenen Arbeitsschalter gelangt die Energie an die Schockelektroden und damit in den Patientenkreis.

Anhand der beiliegenden Figuren, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Defibri11atorschal -

tung zur Erzeugung von Energieimpu1 sen für die Schockbehandlung von Patienten;

Fig. 2 ein Schaltbild des Sicherheitskreises und für die Gewinnung der Uberwachungsspannung am Shuntkontakt sowie der Betriebsspannung für e inen Meßkre i s;

Fig. 3 ein Schaltbild für den im Arbeitskreis enthal- ■

tenen Entladekreis;

Fig. k ein Schaltbild für den Arbeitsschalter bzw. Entladeschalter im Arbeitskreis und

Fig. 5 ein Blockschaltbild für den Meßkreis.

- Ii - -

Wie aus der Figur 1 zu ersehen ist, besteht die dargestellte elektrische Schaltung zur Erzeugung von Energieimpulsen für einen Defibrillator zur Schockbehandlung von Patienten aus einem Arbeitskreis 21, einem Sicherheitskreis 22 und einem Patientenkreis 23. Der Arbeitskreis enthält einen Energiespeicher 1 in Form eines Kondensators bzw. einer Kondensatorkaskade (Fig. 3), die von einer Transformator ladeschaltung 2k über einen Gleichrichter 25 (z. B., wie die Fig. 3 zeigt, eine Gleichrichterkaskade) aufgeladen wird. Im Arbeitskreis 21 befindet sich außerdem zwischen dem einen Anschluß des Energiespeichers und einer Schockelektrode 4 ein Arbeisschalter 6, der beispielsweise, wie in Figur k gezeigt, aus einer Kette von Thyristoren 15 bis 20 bestehen kann. Ferner enthält der Arbeitskreis 21 parallel zum Energiespeicher 1 eine Reihenschaltung aus einem Entladeschalter 13 und einem Entladewiderstand 14, wobei der Entladeschalter 13 den gleichen Aufbau besitzen kann, wie in Fig. h gezeigt ist. Wie die Fig. 3 zeigt, kann die Spannungsaufteilung erfolgen über die einzelnen Kondensatoren der den Energiespeicher 1 bildenden Kondensatorkaskade und Z-Dioden 15-1 bis 15-18, welche über Widerstände 16-G bis 16-G die Thyristör potentiale festlegen. 2 6

Der Sicherheitskreis 22 enthält den Shuntkontakt 2, welcher über Spannungsbarrieren, die von Kaitkathodenschaltr Öhren 9 und 10 gebildet werden, an den Patientenkreis 3, der durch

die Schockelektroden 3 und k gebildet wird, gekoppelt ist. Der Shuntkontakt 2 ist parallel geschaltet zum Energiespeicher 1 und besitzt einen Abzweigpunkt 5 hinter dem Arbeitsschal tkontakt .

Der Shuntkontakt 2 ist normalerweise geschlossen, d. h. verriegelt, so daß dann, wenn unbeabsichtigt der Arbeitsschalter 6 geschlossen wird, die Energie des Energiespeichers 1 nicht über die Schockelektroden 3 und k abgegeben wird, sondern über den Shuntkontakt 2. Zur Strombegrenzung hierzu kann eine Induktivität 19, z. B. eine Luftspule, dienen, die während des Schockablaufs zur Impulsformung dient. Die Induktivität 19 ist zwischen dem Arbeitsschalter 6 und dem Abzweigpunkt 5 geschaltet.

Da durch die Kaitkathodenschaltröhren 9 und 10 zwischen dem Arbeitskreis 21 und dem Patientenkreis 23 eine vollständige galvanische Trennung erzielt wird, hat der Arbeitskreis keinerlei Einfluß auf eine an die Schockelektroden 3 und k angeschlossene Eingangs impedanz eines EKG-Verstärkers eines EKG-Gerätes.

Bevor jeweils ein Schockablauf eingeleitet wird, wird ein Meßwert dem Energiespeicher 1 entnommen und einem Meßkreis 18 zugeleitet. Ferner wird eine Überwachungsspannung U , welche

sich als hochfrequenter Spannungsabfall an einer zum Shuntkontakt 2 in Reihe geschalteten Induktivität 17 abfallenden Hochfrequenzspannung darstellt, ebenfalls dem Meßkreis 18 zugeleitet. Erst dann, wenn im Meßkreis überprüft ist, daß der Meßwert und die Überwachungsspannung die gewünschten Werte aufweisen, wird der Shuntkontakt 2 geöffnet.

Wie insbesondere aus der Figur 2 zu ersehen ist, wid der hochfrequente Spannungsabfall an der Induktivität 17 erzeugt von einer Generator spannung U , wobei die an der Induktivi-

G
tat 17 abgegriffene Spannung die Betriebsspannung U für

B den Meßkreis 18 liefert. Wenn der Shuntkontakt 2 oder der Shuntkreis, zu dem auch der Transformator 27 gehört, dessen Wirkung durch eine zwischen Anode und Steuerelektrode eines jeden Thyristors 15 - 20 geschaltete Kapazität 26-1 bis 26-6 erhöht wird, unbeabsichtigt geöffnet ist, wird dies im Meßkreis 18 festgestellt, und es kann dann kein Einschaltsignal für den Arbeitsschalter 6 ausgelöst werden. Auf diese Weise wird zusätzlich eine Überwachung des den Sicherheitskreis bildenden Shuntkontaktes 2 erzielt. Dies liegt insbesondere daran, daß dann die Überwachungsspannung U von einem vor-

Ü gegebenen Sollwert (logischer Pegel) abweicht.

Das Einschalten des durch die Arbeitskette der Thyristoren bis 20 gebildeten Arbeitsschalters 6 erfolgt durch einen kurzzeitigen Impuls, der auf die Steuerelektroden der Thyristoren gegeben wird. Dieser Impuls besitzt einen steilen -°}? -Verlauf und zündet die Thyristoren gleichzeitig, dt

Zur internen Entladung kann der Entladeschalter 13 den gleichen Aufbau besitzen wie der Arbeitsschalter, d. h. den in der Figur 4 gezeigten Schaltungsaufbau. Auch hier kann die

du

Ent ladethyr istorkette durch einen Impuls mit steilem -gt--Verlauf gleichzeitig gezündet werden.

Der vom Energiespeicher abgegriffene Meßwert wird mit dem angewählten Meßwert verglichen und, wenn das Vergleichsergebnis in Ordnung ist, das Gerät für den Schockablauf bereitgestellt unter der Voraussetzung, daß die Überwachungsspannung, welche die Versorgungsspannung für eine Treiberstufe 28 im Meßkreis 18 bildet, vorhanden ist. Das dann über einen Transformator 29 ausgekoppelte verknüpfte Meßwert/Überwachungssi gnal dient zur Einleitung des Schockablaufs. Der Schockablauf enthält Öffnen des Shuntkontaktes 2, verzögertes (ca. 2 ms) Schließen des Arbeitsschalters 6, verzögertes (ca. 10 ms) Entladen über den Entladewiderstand H.

Claims

LlEDL, NÖTH, ^

Patentanwälte
Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089/229441 · Telex SjS^ä 1 3 4

Dipl.-Ing. GUn^e-r^Stemp le

an zwei Schockelektroden eines Defibri11ators

Patentansprüche:

Xj Elektrische Schaltung zur Erzeugung von Energieimpu1 sen an zwei Schockelektroden des Defibri11ators mit einem Energiespeicher (Kondensator), dessen Energie über einen geschlossenen Arbeitsschalter an die Schockelektroden bei Schockbehandlung eines Patienten impulsartig abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Energiespeicher (1) und mit einem Abzweigpunkt (5) nach dem Arbeitsschalter (6) ein Shuntkontakt (2) geschaltet ist, der im normalerweise geschlossenen Zustand die beiden Schockelektroden (3, k) überbrückt und nur für die Dauer des Schock·

ablaufs geöffnet ist.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Anschlüsse (7, 8) des Shuntkontakts (2) und den beiden Schockelektroden (3, Ό je eine Spannungsbarriere (Ka1tkathodenschaltröhre 9 bzw. 10) geschaltet ist.
3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß an die beiden Schockelektroden ein EKG-Gerät (11) angeschlossen ist.
h. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bi 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungsspannung am Shuntkontakt (2) abgegriffen wird und daß der Schockablauf nur dann eingeleitet wird, wenn diese Spannung einen vorgegebenen Sollwert aufweist.
5. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schockablauf zunächst der Shuntkontakt (2) geöffnet und dann das Zündsignal für die Entladung des Energiespeichers (1) geliefert wird.
6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Energiespeicher (1) an einen vor dem Arbeitsschalter (6) liegenden Abzweigpunkt (12) eine Reihenschaltung aus einem Entladeschalter (13) und einem Entladewiderstand (14) geschal tet ist.
7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeit sscha 1 ter (6) und/oder der Entladeschalter (13) aus in Serie geschalteten Thyristoren (15 bis 20) besteht, die durch einen steilen ™_-Verlauf des Zündsignals gleichzeitig gezündet werden.
8. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Potentialaufteilung an den Thyristoren (15 bis 20) des Arbeitsschalters (16) und des Entladeschalters (13) erzielt wird durch in Serie geschaltete Z-Dioden (15-1 bis 15-18) und Widerstände (16-G bis

16-G ).
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9. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsspannung am Shuntkontakt (2) erzeugt ist durch eine Hochfrequenzspannung, die an einer mit dem Shuntkontakt (2) in

Reihe geschalteten Induktivität (17) abfällt und nur dann auftritt, wenn der Shuntkontakt (2) geschlossen ist.
10. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsspannung für einen Meßkreis (18), in welchem zur Erzeugung eines Signals für das Öffnen des Shuntkontakts (2) und eines Signals zum Schließen des Arbeitsschalters (6) die Meßwert- und die Überwachungsspannung eingegeben sind, aus der an der Induktivität (17) abfallenden Hochfrequenzspannung gewonnen wird.
11. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Arbeitsschaltkontakt (6) und dem Abzweigpunkt (5), an welchen der Shuntkontakt (2) angeschlossen ist, eine der Schockimpulsformung dienende Induktivität (19) geschaltet ist. ■
12. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennze i chnet , daß am Energiespeicher (1) ein Meßwert abgegriffen und zur Initialisierung des Schockablaufs mit der Überwachungsspannung verknüpft wird.
13. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils zwischen die Anoden und die Steuerelektroden der Thyristoren (15 - 20) eine Kapazität (26-1 bis 26-6) geschaltet ist.