DE60032448T2

DE60032448T2 - Auf Ladung basierte Vorrichtung zur Defibrillation

Info

Publication number: DE60032448T2
Application number: DE60032448T
Authority: DE
Inventors: Scott A. Reading Wuthrich
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2020-12-23
Also published as: EP1118353A3; US6647290B2; US20030074025A1; JP2009154008A; EP1118353A2; JP2001218855A; DE60032448D1; JP4364443B2; EP1118353B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Defibrillator und insbesondere auf Defibrillatoren, die variable Signalverläufe liefern.
Verwandte Technik
Ein externer Defibrillator ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um einen elektrischen Schock hoher Intensität durch zwei oder mehr Elektroden, die gewöhnlich als „Paddles" oder „Anschlussflächen" bezeichnet werden, an die Brust eines Patienten mit Herzstillstand zu verabreichen. Energie wird normalerweise in einer Ladungsspeichervorrichtung (z. B. einem Kondensator) gespeichert und wird dann elektrisch durch die Elektrodenschaltung in den Patienten entladen.
Falls ein anfänglicher Versuch einer Defibrillierung nicht erfolgreich ist, werden normalerweise ein oder mehr zusätzliche Versuche unternommen. Wiederholte Defibrillierungsversuche, insbesondere wenn dieselben mit steigenden Intensitätspegeln vorgenommen werden, verursachen jedoch mit zunehmender Wahrscheinlichkeit eine Beschädigung des Herzens oder eines anderen Körpergewebes. Obwohl die Schwellenpegel für eine Beschädigung quantitativ nicht gut bestimmt sind, erscheint es, dass kein großer Spielraum zwischen einem wirksamen Defibrillierungspegel und einem schädigenden Defibrillierungspegel besteht. Auch kann die Verzögerung, die einem Wiederholen der Defibrillierungsprozedur zugeordnet ist, den Zustand des Patienten sich verschlechtern lassen. Zum Beispiel können ein Stoffwechsel ungleichgewicht und Hypoxie sich ansprechend auf vorhergehende versuchte Wiederbelebungen entwickeln. Außerdem erschwert die Entwicklung dieser Zustände normalerweise die Defibrillierung des Patienten und verringert, selbst wenn eine Defibrillierung erreicht wird, die Aussichten auf eine erfolgreiche Wiederherstellung. Somit ist eine frühe und optimale Auswahl von verschiedenen Signalverlaufparametern entscheidend für das Verbessern der Chancen eines erfolgreichen Ergebnisses.
Ein Satz von Signalverlaufparametern, der für wichtig beim Bestimmen der Sicherheit und des Erfolgs der Defibrillierungsprozedur gehalten wird, sind diejenigen, die die Form des Defibrillierungssignalverlaufs definieren. Signalverläufe, die eine Vielzahl von Formen aufweisen, werden herkömmlich verwendet. Einige Defibrillatoren verwenden einphasige (eine einzige Polarität) Spannungspulse. Andere verwenden zweiphasige (sowohl positive als auch negative Polarität) Pulse. Einphasige oder zweiphasige Pulse können gedämpft sinusförmig, abgeschnitten exponentiell, konstante „Neigung" (ein Maß der Differenz zwischen der Start- und Endspannung, oft ausgedrückt als die Differenz zwischen der Anfangs- und Endspannung geteilt durch die Anfangsspannung), Kombinationen derartiger Formen usw, sein. Viele andere Formen, wie z. B. geradlinige Pulse, sind möglich. Außerdem kann die Form eines Signalverlaufs durch ein Variieren seiner Amplitude oder Dauer oder der Amplituden oder Dauern von ein oder mehr seiner Bestandteile eingestellt werden. Einige herkömmliche Lösungsansätze zum Bestimmen dessen, was als optimale Formen für Defibrillierungssignalverläufe betrachtet wird, die durch sowohl implantierte als auch externe Defibrillatoren geliefert werden, sind beschrieben in dem U.S.-Patent Nr. 5,431,686 für Kroll u. a., U.S.-Patent Nr. 4,953,551 für Mehra u. a. und U.S.-Patent Nr. 4,800,883 für Winstrom.
Die Wahl der Signalverlaufform kann auch davon abhängen, ob der Defibrillator implantiert ist oder extern ist. Falls der Defibrillator implantiert ist, können die einzigartigen elektrischen Charakteristika und die Gesamtphysiologie des Patienten untersucht werden und der Signalverlauf auf die Bedürfnisse dieses bestimmten Patienten zugeschnitten werden. Externe Defibrillatoren sollen dagegen bei mehreren Patienten angewendet werden, die im Allgemeinen unterschiedliche physiologische Charakteristika aufweisen. Außerdem kann es sein, dass ein Patient unterschiedliche Signalverläufe für einen optimalen Betrieb benötigt, z. B. abhängig von dem Kontakt, der zwischen der Elektrode und dem Patienten erreicht wird. Somit können externe Defibrillatoren zur optimalen Verwendung bei einem durchschnittlichen Patienten konzipiert sein. Alternativ dazu können dieselben so konzipiert sein, dass dieselben in der Lage sind, eine Vielzahl von Signalverläufen zu liefern, abhängig von einer Auswertung der Physiologie des Patienten, der elektrischen Verbindung, die zwischen der Elektrode und dem Patienten erreicht wird, neuem Wissen über den Betrieb und die Auswirkungen von elektrotherapeutischen Entladungen oder anderen Faktoren.
Mehrere Faktoren wurden verwendet, um die Defibrillierungssignalverlaufparameter zu bestimmen. Insbesondere sind viele Defibrillatoren, die sich derzeit in Verwendung befinden, konzipiert, um ein oder mehr spezifische Energiemengen, die normalerweise in Joule gemessen werden, an das Herz des Patienten zu liefern. Bezüglich externer Defibrillatoren haben praktische Überlegungen zu einer Betonung von energie-basierten Defibrillierungsverfahren beigetragen. Insbesondere ist Energie eine relativ einfach zu steuernde Größe bei den Leistungspegeln und Pulsbreiten, die für eine Transthoraxdefibrillierung benötigt werden.
Richtlinien der American Heart Association, die bei einer externen Defibrillierung anwendbar sind, schlagen vor, dass eine erste Entladung verabreicht wird, um eine Gesamtenergie von 200 Joule an den Patienten zu liefern, eine zweite Entladung verabreicht wird, um 200 bis 300 Joule zu lie fern, und eine dritte Entladung verabreicht wird, um 360 Joule zu liefern. In Übereinstimmung mit diesen Richtlinien sind viele herkömmliche externe Defibrillatoren konzipiert, um diese Energiemengen an einen Patienten zu liefern, wobei eine typische Transthoraximpedanz (z. B. 50 Ohm) angenommen wird. Andere Defibrillatoren berücksichtigen die Variabilität der Transthoraximpedanz von einem Patienten zum anderen. Im Allgemeinen messen diese Defibrillatoren die Transthoraximpedanz des Patienten und stellen die Energiemenge ein, die in einem Entladungskondensator oder einer anderen Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, um eine gewünschte Energiemenge zu erreichen, die an das Herz des Patienten angelegt wird. Einige dieser herkömmlichen Defibrillatoren verändern auch die Form des Defibrillierungssignalverlaufs in Abhängigkeit von der Transthoraximpedanz und der zu liefernden Energiemenge. Die Grundprinzipien für diese und andere herkömmliche energie-basierte Lösungsansätze sind in zahlreichen Quellen beschrieben, wie z. B. U.S.-Patent Nr. 4,771,781 für Lerman, U.S.-Patent Nr. 5,620,470 für Gliner u. a., U.S.-Patent Nr. 5,607,454 für Cameron u. a. und internationale Anmeldung PCT/US98/07669 (internationale PCT-Veröffentlichungsnr. WO 98/47563).
Das Lerman-Patent beschreibt auch einen anderen Typ von herkömmlichem Entwurf, bei dem die Defibrillierungsentladung basierend auf einem Strom bestimmt wird, der an den Patienten geliefert wird. Insbesondere beschreibt Lerman ein Verfahren zum Berechnen eines Energiepegels, der notwendig ist, um an den Patienten eine Menge eines Spitzenstroms zu liefern, die durch eine Bedienungsperson vorausgewählt wird. Ein gemessener Transthoraxwiderstandswert des Patienten zusammen mit dem ausgewählten Spitzendefibrillierungsstrom wird verwendet, um die Ladung zu steuern, die an einen Entladungskondensator des Defibrillators angelegt wird. Bei der Entladung wird der ausgewählte Spitzenstrompegel an den Patienten angelegt. Das U.S.-Patent Nr. 4,840,117 für Charbonnier u. a. beschreibt auch ein Verfahren zum Bestimmen eines Ladungspegels für eine Energiespei chervorrichtung, derart, dass, wenn die Vorrichtung entladen wird, ein gewünschter Strom in den Patienten fließt. Diese und andere herkömmliche strom-basierte Entwürfe versuchen unter anderem den Schaden zu begrenzen oder zu vermeiden, der durch die Lieferung einer übermäßigen Energiemenge zugefügt werden kann. Zum Beispiel führt bei Situationen, bei denen der Transthoraxwiderstandswert gering ist, eine bestimmte Energieauswahl zur Entladung in den Patienten zu einem größeren angelegten Strom, als realisiert würde, wenn der Transthoraxwiderstandswert hoch gewesen wäre. Basierend auf der Theorie, dass es die Anlegung von Strom anstatt Energie per se ist, die die gewünschte Defibrillierung erreicht, kann die Energie, die in einen Patienten mit geringem Widerstandswert entladen wird, deshalb ausgewählt werden, um geringer zu sein, als dieselbe für einen Patienten mit hohem Widerstandswert wäre. Somit wird der angenommene therapeutische Nutzen erreicht, während der Patient einem Energiepegel ausgesetzt wird, von dem angenommen wird, dass er mit geringerer Wahrscheinlichkeit einen Schaden verursacht. Verschiedene andere herkömmliche Techniken zum Bestimmen von Defibrillierungsentladungsparametern basierend auf Betriebsparametern, wie z. B. gewünschte Energie, Strom und/oder Form, werden in der im Vorhergehenden erwähnten PCT-Veröffentlichung Nr. 98/47563 behandelt und erörtert.
Das U.S.-Patent Nr. 5,904,706 für Shervin Ayati u. a. offenbart einen Defibrillator, der eine Steuerschaltung zum Steuern der Entladung einer Ladungsspeichervorrichtung umfasst. Die Steuerschaltung steuert den Widerstandswert einer Widerstandsschaltung zwischen der Ladungsspeichervorrichtung und einer der Elektroden. Die Widerstandsschaltung umfasst einen Satz von Widerständen, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Steuerschaltung entscheidet basierend auf der Patientenimpedanz, wie viele Widerstände in den Defibrillierungsweg zu Beginn einer therapeutischen Entladung aufzunehmen sind. Wenn die therapeutische Entladung beginnt, werden die Widerstände, die in dem Defibril lierungsweg vorhanden sind, aufeinanderfolgend kurzgeschlossen, wodurch eine Sägezahnnäherung an eine geradlinige Form bei dem Ausgangsstrom erzeugt wird. Durch ein Steuern der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung basierend auf der erfassten Patientenimpedanz ist es möglich, den Spitzenstrom zu begrenzen, der durch einen Patienten niedriger Impedanz hindurchgeht, verglichen mit einem Patienten hoher Impedanz, und den Strom über einen Bereich von Patientenimpedanzen konstanter zu machen. Die Merkmale des ersten Teils des unabhängigen Anspruchs 1 sind aus dem Dokument U.S.-Patent Nr. 5,904,706 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Obwohl strom-basierte Defibrillatoren machbar sind, müssen dieselben normalerweise über einen großen Bereich von Energie und Leistung wirksam sein, um einen spezifizierten Strom über einen großen Bereich von möglichen Transthoraximpedanzen zu liefern. Diese Anforderungen verkomplizieren oft die Gestaltung von herkömmlichen strom-basierten Defibrillatoren. Außerdem ist nicht klar, dass die Lieferung von Strom an sich der Mechanismus ist, der eine Defibrillierung erreicht. (Siehe Charbonnier, „External Defibrillators and Emergency External Pacemakers", Proceedings of the IEEE, Bd. 84, Nr. 3, S. 487 – 499, insbesondere S. 491 – 93). Bis zu einem bestimmten Punkt erfordert ein längerer Strompuls einen geringeren Spitzenstrom, um wirksam zu sein. Somit hat der Erfinder die Schlussfolgerung gezogen, dass eine Defibrillierung infolge der Akkumulation von Ladung (Strom über der Zeit) anstatt durch den Strom an sich erreicht werden kann. Weitere Unterstützung für diese Ansicht kann aus dem gefolgert werden, was über den Defibrillierungsmechanismus auf der Zellebene bekannt ist. Die Zellwände des Herzmuskelgewebes weisen wie andere Zellen im menschlichen Körper eine Kapazität auf. Es wird davon ausgegangen, dass eine Defibrillierung durch eine Zelldepolarisation und die Einführung einer refraktären Periode erreicht wird. (Siehe Jones u. a., „Cellular Excitation with High-Frequency Chopped Defibrillator Waveforms", Proceedings of the 16th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Bioloy Society, (IEEE, 1994), S. 17 – 18). Der Erfinder folgert, dass eine Defibrillierung durch ein Erzeugen einer Spannungspotentialdifferenz über die Zellwand erreicht werden kann, und dass diese Spannungspotentialdifferenz von der Ladungsmenge abhängt, die geliefert wird, anstatt von den angelegten Strom- oder Energiepegeln an sich.
Dementsprechend wird bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, die im Folgenden auch als ein Defibrillator bezeichnet wird, zum Liefern einer gewünschten Menge elektrischer Ladung an einen Patienten offenbart. Der Begriff „gewünscht" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es eine Aufgabe der Vorrichtung der Erfindung ist, an den Patienten eine bestimmte Menge oder Dosis elektrischer Ladung zu liefern.
Bei einigen Ausführungsbeispielen des Defibrillators ist die gewünschte Ladung vorbestimmt. Der Begriff „vorbestimmt" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei einigen Implementierungen der vorliegenden Erfindung die Bedienungsperson des Defibrillators nicht eine gewünschte Ladung auswählt. Stattdessen wird angenommen, dass ein Voreinstellungswert elektrischer Ladung der gewünschte Wert ist. Wie es im Folgenden gemäß einem veranschaulichten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann dieser Voreinstellungswert an einem Speicherort gespeichert werden, auf den durch einen Mikroprozessor zugegriffen werden kann, der die Dauer, Amplitude, Form und andere Signalverlaufparameter bestimmt, derart, dass der gewünschte Wert einer elektrischen Ladung an das Herz des Patienten geliefert wird. Der Voreinstellungswert kann auch in Firmware gespeichert sein oder durch Konfigurationen und/oder Werte von Hardwarekomponenten bestimmt sein.
In einigen Fällen kann es sein, dass die Bedienungsperson eine Ladungsmenge liefern möchte, die sich von einem vorbestimmten oder Voreinstellungswert unterscheidet. In diesen Fällen wird die gewünschte Menge an elektrischer Ladung hier als „Bedienungsperson-ausgewählt" bezeichnet. Einige Gründe dafür, dass die Bedienungsperson es wünschen kann, eine Menge an elektrischer Ladung auszuwählen, umfassen, dass die Anwendung eines Voreinstellungswerts nicht den gewünschten therapeutischen Effekt erzielt hat, dass neue Forschung oder Erfahrung darauf hindeutet, dass der Voreinstellungswert nicht mehr allgemein die beste Wahl ist, dass neue Forschung oder Erfahrung darauf hindeutet, dass der Voreinstellungswert nicht mehr die beste Wahl hinsichtlich bestimmter Charakteristika des Patienten (z. B. Gewicht) ist, usw. Es ist nicht ausgeschlossen, dass ein Voreinstellungswert z. B. aufgrund neuer Forschung oder Erfahrung verändert werden kann. In solchen Fällen kann der Voreinstellungswert gemäß bekannter Techniken neu programmiert werden, wie z. B. durch ein Verändern von Werten in Software oder Firmware oder durch ein Verändern von Hardwarekomponenten.
Der Defibrillator ist auch aufgebaut und angeordnet, um beabsichtigte Signalverlaufparameter zumindest teilweise basierend auf einer gewünschten Menge elektrischer Ladung zu bestimmen. Die beabsichtigten Signalverlaufparameter können auch zumindest teilweise auf ein oder mehr Patientenimpedanzen basieren. Signalverlaufparameter können die Form, Dauer oder Amplitude eines Signalverlaufs umfassen. Wie es im Folgenden genauer beschrieben ist, können diese Signalverlaufparameter auf verschiedene Weisen bestimmt werden. Das Wort „bestimmt" kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Parameter berechnet werden (z. B. Berechnen der notwendigen Amplitude und/oder Dauer eines geradlinigen Spannungspulses derart, dass eine gewünschte Strommenge über der Zeit, d. h. Ladung, an einen Patienten einer bestimmten Impedanz geliefert wird). Auch kann sich „bestimmt" auf die Anwendung einer beliebigen einer Viel zahl anderer bekannter Techniken beziehen, die verwendet werden können, um Signalverlaufparameter auszuwählen, wiederzugewinnen oder auf irgendeine andere Weise zu identifizieren, die die gewünschte Ladung liefern würden, wenn ein Signalverlauf, der diese Parameter aufweist, an einen Patienten mit einer bestimmten Impedanz angelegt würde. Einige Beispiele anderer Techniken, die im Folgenden genauer beschrieben sind, umfassen ein Verwenden einer Nachschlagetabelle oder Such- und Vergleichstechniken, um Schablonen von geeigneten Modellsignalverläufen zu finden, wie dieselben z. B. in einem Computerspeicher gespeichert sind.
Der Defibrillator ist auch aufgebaut und angeordnet, um einen angewandten Defibrillierungssignalverlauf basierend auf den beabsichtigten Signalverlaufparametern zu erzeugen. Das heißt, ein Signalverlauf wird zur Anlegung an den Patienten gemäß den beabsichtigten Signalverlaufparametern erzeugt. Bei einigen Implementierungen könnten diese beiden Funktionen jedoch zu einer einzigen Funktion kombiniert werden, bei der das Bestimmen und Erzeugen eines Defibrillierungssignalverlaufes kombiniert sind. Zum Beispiel könnte eine Bedienungsperson einen elektromechanischen Schalter verwenden, der einen von zwei geladenen Kondensatoren auswählt (oder eine von zwei Spannungen auswählt, auf die ein einziger Kondensator geladen wird) und den ausgewählten Kondensator (oder die ausgewählte Spannung) in den Patienten entlädt. Bei diesem vereinfachten Beispiel wird das „Bestimmen" des beabsichtigten Signalverlaufs erreicht durch ein Auswählen des Kondensators (der vorbestimmt sein kann, um eine von zwei gewünschten Ladungsmengen in einen Patienten einer angenommenen Impedanz zu liefern), und das „Erzeugen" des Signalverlaufs wird erreicht, indem ermöglicht wird, dass der ausgewählte Kondensator in den Patienten entlädt. Bei einem noch einfacheren Beispiel könnte ein Kondensator oder eine Spannung basierend auf einer vorbestimmten (z. B. vorberechneten) Span nung verwendet werden, die eine gewünschte Ladungsmenge an einen Patienten angenommener Impedanz liefert.
Bei einigen Implementierungen ist der Defibrillator ferner aufgebaut und angeordnet, um den angewandten bzw. angelegten Defibrillierungssignalverlauf mit dem Patienten elektrisch zu koppeln. Dieser Effekt kann normalerweise dadurch erreicht werden, dass eine Bedienungsperson die Elektrode an den Patienten anlegt. Auch kann, wenn die Elektroden bereits an den Patienten angelegt worden sind, dieser Effekt erreicht werden, wenn die Bedienungsperson einen Aktivator aktiviert, der unter anderem ein Patientenisolationsrelais schließt, so dass eine elektrische Schaltung von dem Defibrillator zu dem Patienten geschlossen wird.
Es kann angenommen oder bestimmt werden, dass ein Patient mehr als einen Impedanzwert aufweist. Diese Situation kann aus mehreren Gründen eintreten. Zum Beispiel kann ein Patientenimpedanzwert im Voraus angenommen oder geschätzt werden (d. h. vorbestimmt), z. B. basierend auf Durchschnittspatientenimpedanzwerten. Auch kann eine Bedienungsperson einen Patientenimpedanzwert von einem von zwei oder mehr vorbestimmten Werten auswählen. In dem Fall eines externen Defibrillators kann die Schätzung oder Auswahl dieser Werte verschiedene Annahmen bezüglich eines typischen Werts einer Transthoraximpedanz wiederspiegeln. Zum Beispiel kann der Wert ausgewählt werden, um 50 Ohm, 80 Ohm oder einen anderen Wert zu betragen, von dem evtl. angenommen wird, dass er die Physiologie einer Patientengesamtheit exakter repräsentiert. Ein weiterer Grund dafür, dass mehr als ein Patientenimpedanzwert vorliegen kann, besteht darin, dass in dem Fall eines externen Defibrillators die elektrischen Charakteristika der Verbindung zwischen der Elektrode und dem Patienten sich während der Zeit, die der Defibrillierungssignalverlauf angelegt wird, oder von einem Anlegen zum anderen verändern können. Diese Veränderung kann sich z. B. aus Schwankungen bei Druck oder Platzierung der Paddles ergeben. Auch kann die Physiologie des Patien ten durch das Anlegen der Defibrillierungsentladung oder aus anderen Gründen verändert werden.
Ein weiterer Grund für Schwankungen bei dem Patientenimpedanzwert sind die unterschiedlichen Umstände, die für externe und implantierte Defibrillatoren gelten. Wie es offensichtlich ist, unterscheidet sich ein Transthoraxpatientenimpedanzwert von einem Patientenimpedanzwert, der einem implantierten Defibrillator präsentiert wird, bei dem der Defibrillierungssignalverlauf direkt an das Herz angelegt wird. Somit ist bei Implementierungen des Defibrillators, die eine externe Defibrillierung umfassen, die Patientenimpedanz eine Transthoraximpedanz, und bei Implementierungen, die eine interne Defibrillierung umfassen, ist die Patientenimpedanz eine Herzimpedanz.
Außerdem können Schwankungen der Patientenimpedanzwerte sich aus Messungen der Impedanz eines bestimmten Patienten zu ein oder mehr Zeiten ergeben. Somit ist die Erfindung bei einigen Aspekten ein Defibrillator, der auch aufgebaut und angeordnet ist, um zumindest einen der Patientenimpedanzwerte zu bestimmen. Diese Bestimmung kann auf verschiedene Weisen vorgenommen werden. Gemäß einer Technik wird ein Wert erfasst, der eine Impedanz des Patienten vor der elektrischen Kopplung des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs mit dem Patienten anzeigt. Gemäß einer anderen Technik wird ein Wert erfasst, der eine Impedanz des Patienten im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Beginnen der elektrischen Kopplung des angelegten Defibrillierungssignalverlaufs mit dem Patienten anzeigt. Diese Technik umfasst auch gegebenenfalls das Bestimmen einer Anpassung an die beabsichtigten Signalverlaufparameter basierend auf dem erfassten Wert. Der Zweck dieser Anpassung besteht darin, die gewünschte Ladungsmenge an den Patienten anzulegen. Somit wird der angewandte Defibrillatorsignalverlauf basierend auf dieser Bestimmung angepasst.
Der Defibrillator kann auch aufgebaut und angeordnet sein, um einen oder mehr Werte zu erfassen, die eine oder mehr Impedanzen des Patienten während einer elektrischen Kopplung des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs mit dem Patienten anzeigen, und um gegebenenfalls eine Anpassung an die beabsichtigten Signalverlaufparameter zumindest teilweise basierend auf den erfassten ein oder mehr Werten zu bestimmen. Der angewandte Defibrillierungssignalverlauf wird basierend auf dieser Bestimmung angepasst. Es kann eine Anzahl dieser Anpassungen während des Anlegens des Defibrillierungssignalverlaufs vorgenommen werden. Es kann z. B. kurz nach der Einleitung der Defibrillierungsentladung in den Patienten erfasst werden, dass sich die Impedanz des Patienten von einem erfassten Anfangswert verändert hat. Der angewandte bzw. angelegte Defibrillierungssignalverlauf wird dementsprechend angepasst. Nachfolgend kann während der gleichen Defibrillierungsentladung erfasst werden, dass sich die Impedanz des Patienten erneut verändert hat, und somit wird der angewandte Defibrillierungssignalverlauf erneut angepasst. Wie bereits erwähnt, werden diese Anpassungen so vorgenommen, dass trotz der Veränderungen der Impedanz des Patienten die gewünschte Ladungsmenge an den Patienten angelegt wird.
Bei einigen Aspekten ist die Erfindung ein Defibrillator, der aufgebaut und angeordnet ist, um die beabsichtigten Signalverlaufparameter mit den angewandten Signalverlaufparametern des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs während einer elektrischen Kopplung des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs mit dem Patienten zu vergleichen. Wenn eine Differenz zwischen den beabsichtigten und den tatsächlichen Signalverlaufparametern einen Schwellenwert erreicht, ist der Defibrillator aufgebaut und angeordnet, um die angewandten Signalverlaufparameter des angewandten Defibrillatorsignalverlaufs anzupassen, um mit den beabsichtigten Signalverlaufparametern konform zu sein. Auch kann bei einigen Aspekten die Bestimmung von beabsichtigten Signalverlaufparametern eine Bestimmung von beliebi gen der folgenden Parameter umfassen: Form, Phase, Zeitgebung eines Phasenübergangs, maximale Dauer, minimale Dauer, maximale Spannung, minimale Spannung, maximaler Strom, minimaler Strom, maximale Energie, minimale Energie, maximale Leistung und minimale Leistung. Es sei darauf hingewiesen, dass diese beabsichtigten Signalverlaufparameter nur veranschaulichend sind und dass ein beliebiger anderer Parameter zum Beschreiben, Spezifizieren, Modellieren oder anderweitigen Darstellen eines Signalverlaufs als ein Signalverlaufparameter gemäß der Erfindung verwendet werden kann.
Der angewandte Defibrillierungssignalverlauf bei verschiedenen Aspekten der Erfindung umfasst einen Satz von Spannungswerten. Dieser Signalverlauf kann z. B. einen einphasigen Spannungspuls, einen zweiphasigen Spannungspuls usw. umfassen. Der angewandte Defibrillierungssignalverlauf bei verschiedenen Aspekten der Erfindung kann auch einen Satz von Stromwerten umfassen.
Bei anderen Aspekten umfasst die Erfindung einen Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten. Die gewünschte Menge an elektrischer Ladung kann vorbestimmt sein oder dieselbe kann durch die Betriebsperson ausgewählt werden. Dieser Defibrillator ist aufgebaut und angeordnet, um einen Stromfluss über der Zeit durch eine elektrische Kopplung mit dem Patienten zu liefern und den Stromfluss anzuhalten, wenn eine gewünschte Menge an elektrischer Ladung geliefert worden ist. Bei einigen Implementierungen umfasst das Liefern eines Stromflusses über der Zeit das Bestimmen von beabsichtigten Signalverlaufparametern des Stromsignalverlaufs. Diese Bestimmung kann auf einem beliebigen oder mehreren der folgenden veranschaulichenden und nicht ausschließlichen Parameter basieren: ein oder mehr Patientenimpedanzwerte, die gewünschte Menge an elektrischer Ladung, Form, Phase, Zeitgebung eines Phasenübergangs, maximale Dauer, minimale Dauer, maximale Spannung, minimale Spannung, maximaler Strom, minimaler Strom, maximale Energie, minimale Energie, maximale Leistung und minimale Leistung.
Die vorliegende Erfindung ist bei einigen Aspekten ein Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten. Der Defibrillator ist aufgebaut und angeordnet, um eine Impedanz des Patienten zu bestimmen; um eine Ladungsspannung einer Energiespeichervorrichtung basierend auf der Impedanz und auf der gewünschten Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten geliefert werden soll, zu bestimmen; um die Energiespeichervorrichtung auf die Ladungsspannung zu laden; und um die geladene Spannung ansprechend auf eine Entladungsanforderung an Elektroden zu liefern. Dieser Defibrillator kann auch aufgebaut und angeordnet sein, um einen Fluss von geliefertem Strom in den Patienten aufgrund des Entladens der geladenen Spannung zu bestimmen. Außerdem kann der Defibrillator aufgebaut und angeordnet sein, um basierend auf dem Fluss von geliefertem Strom über der Zeit eine gelieferte Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten geliefert wird, zu bestimmen; um ein Entladen der geladenen Spannung in den Patienten fortzuführen, bis die gelieferte Menge an elektrischer Ladung gleich der gewünschten Menge an elektrischer Ladung ist.
Bei weiteren Aspekten ist die vorliegende Erfindung ein Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung von einer Energiespeichervorrichtung an einen Patienten. Der Defibrillator umfasst einen Ladungslieferungsprozessor, der eine Ladungsspannung der Energiespeichervorrichtung basierend auf zumindest einer Patientenimpedanz und auf dem Liefern der gewünschten Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten geliefert werden soll, bestimmt. Der Defibrillator weist auch einen Angewandter-Signalverlauf-Generator auf, der die Energiespeichervorrichtung auf die Ladungsspannung lädt, die durch den Ladungslieferungsprozessor bestimmt wird. Der Defibrillator kann ferner zumindest einen Sensor zum Bestimmen einer Patientenimpedanz umfassen. Der Angewandter-Signalverlauf-Generator kann auch die geladene Spannung ansprechend auf einen Entladungsbefehl in einen Patienten entladen. Auch kann der Defibrillator einen Rückkopplungsprozessor umfassen, der während der Entladung der geladenen Spannung in den Patienten eine augenblickliche Strommenge bestimmt, die aufgrund des Entladens der geladenen Spannung an den Patienten geliefert wird. Bei diesem Aspekt der Erfindung bestimmt der Ladungslieferungsprozessor ferner basierend auf dem Fluss von geliefertem Strom über der Zeit eine gelieferte Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten geliefert wird, und bestimmt, wann die gelieferte Menge an elektrischer Ladung im Wesentlichen gleich der gewünschten Menge an elektrischer Ladung ist. Auch beendet bei diesem Aspekt der Erfindung der angewandte Signalverlauf die Entladung der geladenen Spannung in den Patienten ansprechend darauf, dass der Ladungslieferungsprozessor bestimmt, dass die gelieferte Menge an elektrischer Ladung im Wesentlichen gleich der gewünschten Menge an elektrischer Ladung ist.
Der Ladungslieferungsprozessor kann auch einen oder mehr beabsichtigte Signalverlaufparameter bestimmen, die aus den folgenden veranschaulichenden und nicht einschränkenden Signalverlaufparametern ausgewählt sind: Form, Phase, Zeitgebung eines Phasenübergangs, maximale Dauer, minimale Dauer, maximale Spannung, minimale Spannung, maximaler Strom, minimaler Strom, maximale Energie, minimale Energie, maximale Leistung und minimale Leistung. Auch bestimmt der Angewandter-Signalverlauf-Generator die Entladung der geladenen Spannung in den Patienten ansprechend auf die ein oder mehr beabsichtigten Signalverlaufparameter.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten offenbart. Der Defibrillator umfasst einen Ladungslieferungsprozessor, der einen oder mehr beabsichtigte Signalverlaufparameter zumindest teil weise basierend auf der gewünschten Menge an elektrischer Ladung bestimmt. Der Defibrillator kann auch einen Angewandter-Signalverlauf-Generator aufweisen, der einen angewandten Defibrillierungssignalverlauf basierend auf einem oder mehr der beabsichtigten Signalverlaufparameter erzeugt.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist auch ein Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten offenbart. Der Defibrillator umfasst einen ladungsbestimmten Signalverlauf, der einen Stromfluss über der Zeit durch eine elektrische Kopplung mit dem Patienten liefert und den Stromfluss anhält, wenn der Stromfluss über der Zeit anzeigt, dass die gewünschte Menge an elektrischer Ladung.
Die oben genannten Aspekte und Implementierungen der Erfindung schließen einander nicht unbedingt ein oder aus und können auf eine beliebige Weise kombiniert werden, die keinen Widerspruch ergibt und ansonsten möglich ist, ob dieselben nun in Zuordnung zu einem gleichen oder anderen Aspekt oder einer gleichen oder anderen Implementierung der Erfindung präsentiert werden. Die Beschreibung eines Aspektes soll bezüglich anderer Aspekte nicht einschränkend sein. Auch können ein oder mehr beliebige Funktionen, Schritte, Operationen oder Techniken, die anderswo in dieser Beschreibung beschrieben sind, bei alternativen Aspekten mit beliebigen ein oder mehr Funktionen, Schritten, Operationen oder Techniken kombiniert werden, die in der Zusammenfassung beschrieben sind. Somit sind die oben genannten Aspekte veranschaulichend und nicht einschränkend.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben genannten und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, wenn dieselbe mit den beiliegenden Zeichnungen zusammengenommen wird, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Strukturen oder Verfahrensschritte anzeigen, wobei die Zahl ganz links bei einem Bezugszeichen die Zahl der Figur anzeigt, in der das Element oder der Schritt, auf die verwiesen wird, zuerst auftaucht (z. B. taucht das Element 210 zuerst in 2 auf). Es zeigen:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Defibrillators einschließlich eines Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Ladungslieferungsprozessors des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators von 1;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Angewandter-Signalverlauf-Generators des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators von 1;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Schaltmodusverstärkers des Angewandter-Signalverlauf-Generators von 3;
5 ein vereinfachtes Schaltbild einer Implementierung des Schaltmodusverstärkers von 4 einschließlich eines Zweiphasenwandlers des Angewandter-Signalverlauf-Generators von 3 und eines Patientenisolationsrelais des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators von 1;
6 eine graphische Darstellung von veranschaulichenden Ausführungsbeispielen von Steuersignalen zu ausgewählten Schaltungselementen der Schaltung von 5 und sich ergebenden Strom- und Spannungssignalverläufen derselben, ausgerichtet entlang einer gemeinsamen Zeitachse;
7 ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten gemäß der vorliegenden Erfindung; und
8 ein vereinfachtes Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die Attribute der vorliegenden Erfindung und das Verfahren und die Architektur, die ihr zugrunde liegen, werden nun unter Bezugnahme auf einen veranschaulichenden Defibrillator, der als Defibrillator 105 bezeichnet wird, genauer beschrieben. Zu veranschaulichenden Zwecken wird allgemein angenommen, dass der Defibrillator 105 ein externer Defibrillator ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses veranschaulichende Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Erfindung bei einem implantierten Defibrillator oder einer anderen Elektrotherapievorrichtung implementiert werden.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm des Defibrillators 105. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst der Defibrillator 105 eine Leistungsversorgung 155, einen Defibrillierungsspannungsgenerator 160 und einen Aktivator 170, die alle bekannte Elemente eines Defibrillators sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Defibrillator 105 auch einen Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100.
Bei der Leistungsversorgung 155 kann es sich um eine beliebige einer Vielzahl von bekannten Leistungsversorgungen handeln, die zur Verwendung bei externen oder internen Defibrillatoren geeignet sind. Die Leistungsversorgung 155 liefert eine Leistungsversorgungsspannung 157, die gemäß bekannter Techniken durch den Defibrillierungsspannungsgenerator 160 verarbeitet wird, um eine Defibrillierungsspannung 162 zu erzeugen. Die Defibrillierungsspannung 162 wird an eine Komponente des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators 100 geliefert, wie es im Folgenden beschrieben ist. Der Defibrillierungsspannungsgenerator 160 wird durch den Aktivator 170 aktiviert. Aufgrund der hohen Energiepegel, die durch den Generator 160 erzeugt werden, und der Gefahren für Patienten oder Bedienungspersonen aufgrund einer versehentlichen Entladung des Defibrillators 105 bleibt der Generator 160 normalerweise in einem deaktivierten Zustand, bis seine Verwendung erforderlich ist, um einen Patienten zu defibrillieren. Der Aktivator 170 wird wiederum durch die Bedienungsperson 150 freigegeben. Bei einem externen Defibrillator ist die Bedienungsperson 150 normalerweise ein Mensch, es kann sich jedoch auch um eine Maschine handeln. Bei einem internen Defibrillator ist die Bedienungsperson bzw. Bedienungseinrichtung 150 normalerweise eine Vorrichtung, die ein Herzkammerflimmern oder eine andere anomale Herzaktivität erfasst, die für Elektrotherapie empfänglich ist, und automatisch den internen Defibrillator durch ein Freigeben des Aktivators 170 aktiviert. Bei dem Aktivator 170 kann es sich um eine beliebige einer Vielzahl von bekannten Vorrichtungen handeln, die normalerweise bekannte Schalter, Relais, Logikschaltungen und Elemente und/oder andere Elemente umfassen. Bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel aktiviert der Aktivator 170 Komponenten des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators 100, wie es im Folgenden beschrieben ist.
Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100
Der Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100 erzeugt einen angewandten Defibrillierungssignalverlauf 122, der an einen Patienten 190 angelegt wird. Der Begriff "ladungsbestimmt„ bedeutet, dass der Signalverlauf 122 so bestimmt wird, dass eine gewünschte Menge an elektrischer Ladung an das Herz des Patienten angelegt wird. In 1 wird der angewandte bzw. angelegte Defibrillierungssignalverlauf 122 durch ein Patientenisolationsrelais 185, im Folgenden beschrieben, und Elektroden (nicht gezeigt), die an die Brust des Patienten 190 angelegt werden, an einen Patienten 190 angelegt.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt ist, werden die beiden Hauptfunktionen des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators 100 durch einen Ladungslieferungsprozessor 110 und einen Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 dargestellt. Der Ladungslieferungsprozessor 110 erzeugt Signalverlaufsteuersignale 112 zumindest teilweise basierend auf ein oder mehr Patientenimpedanzwerten und der Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten angelegt werden soll. Unter der Steuerung der Steuersignale 112 erzeugt der Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 dann den angewandten Defibrillierungssignalverlauf 122, der die gewünschte Menge an elektrischer Ladung an den Patienten anlegt. Andere Funktionselemente des Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generators 100 umfassen einen Betriebsimpedanzsensor 130, einen Rückkopplungsprozessor 140 und einen Anfangsimpedanzsensor 180, bei denen es sich um bekannte Elemente eines Defibrillators handelt. Dieselben sind im Folgenden in Verbindung mit dem Betrieb des Angewandter-Signalverlauf-Generators 120 beschrieben, nachdem der Ladungslieferungsprozessor 110 genauer beschrieben worden ist.
Ladungslieferungsprozessor 110
2 ist ein Funktionsblockdiagramm des Ladungslieferungsprozessors 110. Wie erwähnt, erzeugt der Ladungslieferungsprozessor 110 Signalverlaufsteuersignale 112 basierend auf einer Anzahl von Faktoren, wobei einige derselben gewünschte Signalverlaufparameter sein können. Bei dem hier offenbarten veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfassen die Faktoren ein oder mehr Patientenimpedanzwerte und die Menge an elektrischer Ladung, die an den Patienten geliefert werden soll. Der Ladungslieferungsprozessor 110 umfasst eine Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 210, die beabsichtigte Signalverlaufparameter 264 basierend auf diesen Faktoren bestimmt, und eine Modellsignalverlaufsteuerung 215, die basierend auf beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 Signalverlaufsteuersignale 112 an den Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 ausgibt.
Die Funktionen der Bestimmungseinrichtung 210 und der Steuerung 215 können durch einen beliebigen einer Vielzahl von bekannten oder zukünftigen Mikroprozessoren oder ähnliche bekannte oder zukünftige Vorrichtungen implementiert werden, die durch eine Software, die in Speichereinheiten dieser Mikroprozessoren oder Vorrichtungen, oder die denselben zugeordnet sind, gespeichert ist, oder durch Programme gesteuert werden, die unter der Steuerung von Firmware, Hardware oder einer beliebigen Kombination derselben ausgeführt werden. Zum Beispiel können die Funktionen der Bestimmungseinrichtung 210 und der Steuerung 215 durch einen Intel-80196-Mikroprozessor mit zugeordnetem ROM implementiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Funktionen, die durch die Bestimmungseinrichtung 210 und die Steuerung 215 durchgeführt werden, so beschrieben werden können, dass dieselben durch ein einziges Funktionselement durchgeführt werden, z. B. durch einen einzigen Mikroprozessor mit zugeordnetem Speicher. Die Funktionen des Ladungslieferungsprozessors 110 werden nur aus praktischen Gründen und zu Veranschaulichungszwecken so beschrie ben, dass dieselben durch zwei Funktionselemente (210 und 215) ausgeführt werden.
Wie erwähnt, können die Faktoren, die durch die Bestimmungseinrichtung 210 verwendet werden, um die beabsichtigten Signalverlaufparameter 264 zu bestimmen, Folgendes umfassen: eine gewünschte Menge an elektrischer Ladung, die an das Herz des Patienten angelegt werden soll, einen oder mehr Werte, die die Impedanz des Patienten darstellen, und eine Signalverlaufform, die Amplitude und Dauer umfasst. Einige oder alle dieser Faktoren können durch eine Bedienungsperson 150 spezifiziert werden, wie es in 2 durch bedienungsperson-ausgewählte Werte 252 dargestellt ist. Auch können einige oder alle dieser Faktoren vorbestimmt werden, wie es durch Signalverlaufdaten und Schablonen 212 dargestellt ist. Diese vorbestimmten Informationen können in Registern eines Mikroprozessors, in ROM, in einer anderen Speicherspeicherungsvorrichtung, auf die durch den Mikroprozessor zugegriffen werden kann, in spezialisierten elektrischen Schaltungen oder gemäß einer beliebigen anderen bekannten oder zukünftigen Technik zum Speichern von Daten gespeichert werden. Ferner kann der Patientenimpedanzwert auch gemessen werden, z. B. durch einen Anfangsimpedanzsensor 135 oder einen Betriebsimpedanzsensor 130. Diese gemessenen Werte werden jeweils durch einen Anfangspatientenimpedanzwert 254 und einen Betriebspatientenimpedanzwert 256 dargestellt. Jede dieser möglichen Informationsquellen wird jetzt genauer beschrieben.
Die durch eine Bedienungsperson ausgewählten Werte 252 können durch die Bedienungsperson 150 unter Verwendung von beliebigen einer Vielzahl von bekannten Techniken ausgewählt werden. Zum Beispiel kann, wie es erwähnt wurde, die Bedienungsperson 150 Schalter, Wählvorrichtungen oder andere elektromechanische Vorrichtungen handhaben, um bestimmte Werte auszuwählen; Werte unter Verwendung einer Eingabevorrichtung, wie z. B. einer graphischen Benutzerschnittstelle mit einer Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) liefern; eine Kombination dieser Techniken verwenden; usw. Unter Verwendung bekannter Techniken können durch eine Bedienungsperson ausgewählte Werte 252 in Registern eines Mikroprozessors, in ROM oder in einer anderen Speicherspeicherungsvorrichtung, auf die durch den Mikroprozessor zugegriffen werden kann, gespeichert werden. Diese gespeicherten Werte werden dann durch den veranschaulichenden Mikroprozessor der Bestimmungseinrichtung 210 verwendet, um beabsichtigte Signalverlaufparameter 264 zu bestimmen, wie es im Folgenden beschrieben ist.
In einigen Fällen können durch eine Bedienungsperson ausgewählte Werte 252 komplett beabsichtigte Signalverlaufparameter 264 bestimmen. In diesen Fällen besteht die Funktion der Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 210 einfach darin, die Werte, die durch die Bedienungsperson 150 ausgewählt werden, an die Modellsignalverlaufsteuerung 215 weiterzuleiten. Zum Beispiel kann die Bedienungsperson 150 spezifizieren, dass es erwünscht ist, eine Ladung von 0,15 Coulomb an einen Patienten anzulegen, der eine angenommene Impedanz aufweist, die durch einen Widerstandswert von 50 Ohm dargestellt wird, wobei ein geradliniger Spannungspuls, der eine Amplitude von 750 Volt und eine Dauer von 10 Millisekunden aufweist, verwendet wird. (0,15 Coulomb = 750 Volt/50 Ohm × 10 Millisekunden). Diese Auswahlen beschreiben komplett einen Spannungssignalverlauf zum Anlegen der gewünschten Ladungsmenge an den Patienten. Somit müssen keine Berechnungen oder andere Bestimmungen durch die Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 210 vorgenommen werden. Bei anderen Beispielen kann die Bedienungsperson 150 andere Amplituden oder eine andere Dauer auswählen oder kann einen Sinussignalverlauf auswählen usw., derart, dass die Ladung, die an den Patienten geliefert wird (durch die Bedienungsperson 150 basierend auf der Strommenge, die über der Zeit geliefert wird, berechnet oder anderweitig bestimmt), im Wesentlichen gleich der gewünschten Ladungsmenge ist.
Allgemeiner spezifiziert die Bedienungsperson 150 jedoch weniger als alle Werte der vorangegangenen Beispiele. Zum Beispiel kann die Bedienungsperson 150 einfach spezifizieren, dass es erwünscht ist, eine Ladung von 0,15 Coulomb an den Patienten anzulegen. Die Bedienungsperson 150 kann diesen Wert wählen, weil beobachtet worden ist, dass derselbe bei einer Anzahl von typischen Defibrillierungsanwendungen gute Ergebnisse erzielt. In diesem Fall bestimmt die Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 215 die zusätzlichen Werte der Signalverlaufparameter 262 (d. h. die Patientenimpedanz und die Signalverlaufform sowie Amplitude und Dauer), die benötigt werden, um die Lieferung der gewünschten elektrischen Ladung an den Patienten zu erreichen. Die Bestimmungseinrichtung 210 nimmt diese Bestimmungen unter Verwendung von einer oder mehr der anderen Informationsquellen, die im Vorhergehenden erwähnt wurden, vor: Signalverlaufdaten und Schablonen 212, Anfangsimpedanzsensor 135 und/oder Betriebsimpedanzsensor 130.
Zum Beispiel aktiviert die Bestimmungseinrichtung 210 unter der Steuerung von Software, Firmware und/oder Hardware gemäß bekannter Techniken den Anfangsimpedanzsensor 135. Der Sensor 135 liefert auf eine bekannte Weise den Anfangspatientenimpedanzwert 254, von dem veranschaulichend angenommen wird, dass derselbe durch 50 Ohm dargestellt wird. Auch wählt die Bestimmungseinrichtung 210 eine von vielen möglichen Signalverlaufformen aus, wie z. B. zweiphasig geradlinig. Diese verschiedenen Formen können praktisch in Signalverlaufschablonen von Daten und Schablonen 212 gespeichert werden und können durch die Bestimmungseinrichtung 210 gemäß Techniken wiedergewonnen werden, die Fachleuten in der relevanten Technik bekannt sind. Diese Auswahl kann basierend auf einer vorbestimmten Reihenfolge von bevorzugten Signalverlaufformen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann Forschung und/oder Erfahrung zeigen, dass ein zweiphasiger geradliniger Signalverlauf im Allgemeinen die effektivste Form für Werte einer gewünschten Veränderung innerhalb eines bestimmten Bereichs oder innerhalb von Bereichen einer Pulsdauer und/oder Amplitude, die durch die Bedienungsperson 150 spezifiziert werden, ist. Forschung und/oder Erfahrung können zeigen, dass eine andere Signalverlaufform effektiver und/oder sicherer ist, wenn die Bedienungsperson 150 andere Faktoren, wie z. B. eine andere gewünschte Ladung, spezifiziert hat oder wenn der Anfangspatientenimpedanzwert 254 derart ist, dass übermäßige Ströme unter Verwendung einer bestimmten Form angelegt werden können, usw.
Nachdem der Signalverlaufformparameter (d. h. zweiphasig geradlinig usw.) bestimmt worden ist, bestimmt die Bestimmungseinrichtung 210 Amplituden- und Dauerparameter derart, dass die gewünschte elektrische Ladung an den Patienten geliefert wird. Zum Beispiel wird nun veranschaulichend angenommen, dass die vorbestimmte Form ein einphasiger geradliniger Puls von 10 Millisekunden Dauer ist. Es wird zu Veranschaulichungszwecken auch angenommen, dass der Puls ein Spannungspuls ist, obwohl es anders sein kann. Zum Beispiel könnte es sich bei dem Puls um einen Strompuls handeln. Wie erwähnt, wird zur anfänglichen Veranschaulichung auch angenommen, dass der Anfangspatientenimpedanzwert 254 durch einen elektrischen Widerstandswert von 50 Ohm dargestellt wird.
Bei einer Implementierung bestimmt die Bestimmungseinrichtung 210 die Amplitude dieses veranschaulichenden Spannungspulses durch ein Anwenden der Beziehung, dass die Ladung gleich dem Integral von augenblicklichem Strom (Spannung geteilt durch Widerstandswert bei diesem Beispiel) über der Zeit ist. Somit bestimmt bei diesem Beispiel die Bestimmungseinrichtung 210, dass eine gewünschte Ladung von 0,15 Coulomb durch einen geradlinigen Spannungspuls erreicht wird, der eine konstante Amplitude von 750 Volt für 10 Millisekunden aufweist (0,15 Coulomb = (750 Volt/50 Ohm) × 10 Millisekunden). Diese Bestimmung wird gemäß bekannten Berechnungstechniken vorgenommen, die durch die Bestimmungseinrichtung 210 unter der Steuerung von Programmen implementiert werden, die unter Verwendung von Software, Firmware, Hardware oder einer beliebigen Kombination derselben implementiert werden. Auf ähnliche Weise würde, wenn die durch eine Bedienungsperson ausgewählten Werte 252 die Anforderung umfasst hätten, dass die Spannungsamplitude 750 Volt betragen muss, die Bestimmungseinrichtung 210 die Dauer des Pulses als 10 Millisekunden berechnen, um die gewünschte Lieferung von 0,15 Coulomb zu erreichen. Falls als ein anderes Beispiel der Anfangspatientenimpedanzwert 254 durch einen elektrischen Widerstandswert von 100 Ohm dargestellt worden wäre, dann bestimmt, wie es offensichtlich ist, die Bestimmungseinrichtung 210, dass die Amplitude des Spannungspulses 1.500 Volt für eine Dauer von 10 Millisekunden beträgt. Bei anderen Implementierungen kann die Bestimmungseinrichtung 210 diese und andere Bestimmungen von beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 unter Verwendung von Nachschlagetabellen, Such- und Vergleichstechniken oder anderen bekannten Techniken vornehmen. Zum Beispiel kann eine Datentabelle (nicht gezeigt) bei Signalverlaufdaten und Schablonen 212 Optionen für Pulsamplitude und Dauer verschiedener Formen liefern, indexiert durch eine gewünschte Ladung. Somit kann die Bestimmungseinrichtung 210 unter Verwendung der Indexvariablen von 0,15 Coulomb aus der Tabelle den Dauerwert von 10 Millisekunden für einen Patientenimpedanzwert von 100 Ohm für einen geradlinigen Spannungspuls von 1.500 Volt extrahieren.
Wie es nun für Fachleute in der relevanten Technik offensichtlich ist, kann die Bestimmungseinrichtung 210 auf eine ähnliche Weise bei zahlreichen Kombinationen von durch eine Bedienungsperson ausgewählten und/oder vorbestimmten Werten einer gewünschten zu liefernden elektrischen Ladung, Patientenimpedanz, Formen von Signalverläufen, Dauern, Amplituden und anderen Parametern wirksam sein. Das heißt, die Bestimmungseinrichtung 210 bestimmt einen oder mehr dieser Werte, wenn andere gegeben sind, unter Verwendung der allgemeinen Beziehung, dass die Ladung gleich dem Strom über der Zeit ist, und anderer bekannter elektrischer Beziehungen, wie z. B. dass der Strom gleich der angelegten Spannung geteilt durch die Patientenimpedanz ist.
Die Bestimmungseinrichtung 210 kann auch auf Daten in Daten und Schablonen 212 zugreifen, die verschiedene Faktoren darstellen, die mit der Amplitude, Dauer oder anderen Aspekten der Form des Modelldefibrillierungssignalverlaufs in Beziehung stehen. Es kann z. B. durch Forschung oder Erfahrung bestimmt werden, dass hohe Ströme, übermäßige augenblickliche oder Gesamtenergie und/oder andere Faktoren einen Defibrillierungserfolg durch ein Beschädigen des Herzgewebes verringern. Als zusätzliche Beispiele kann ein Puls, der eine übermäßige Dauer aufweist, die Chance einer erfolgreichen Defibrillierung verringern. Diese Faktoren können in Daten und Schablonen 212 als vorbestimmte Daten gespeichert werden und/oder dieselben können durch eine Bedienungsperson 150 gemäß bekannten Techniken zur Datendarstellung, -speicherung und -wiedergewinnung eingegeben oder angepasst werden. Falls es z. B. erwünscht ist, 0,2 Coulomb an einen Patienten zu liefern, der eine Impedanz aufweist, die durch 100 Ohm dargestellt wird, wobei ein geradliniger Puls verwendet wird, der eine Dauer von 10 Millisekunden aufweist, kann eine Pulsamplitude von 2.000 Volt (Strom von 20 Ampere) durch die Bestimmungseinrichtung 210 bestimmt werden. Unter Verwendung von beliebigen einer Vielzahl von bekannten Techniken, wie z. B. Such- und Vergleichstechniken, kann die Bestimmungseinrichtung 210 jedoch Daten und Schablonen 212 heranziehen, um zu bestimmen, dass 20 Ampere ein übermäßiger Strom ist, um bei einem geradlinigen Puls verwendet zu werden. Deshalb kann die Bestimmungseinrichtung 210 unter der Steuerung von Software, Firmware und/oder Hardware gemäß bekannten Programmiertechniken die Dauer des Pulses auf 20 Millisekunden ausdehnen und die Spannungsamplitude auf 1.000 Volt verringern, wodurch die gleiche gewünschte Ladungsmenge unter Verwendung von anderen Signalverlaufparametern erreicht wird. Falls jedoch bei einem ähnlichen Heranziehen von Daten und Schablonen 212 die Bestimmungseinrichtung 210 bestimmt, dass eine Dauer von 20 Millisekunden übermäßig ist, kann die Bestimmungseinrichtung eine andere Signalverlaufform auswählen und/oder eine Anzeige an die Bedienungsperson 150 liefern, dass die ausgewählte gewünschte Ladungsmenge nicht sicher erreichbar ist.
Auf ähnliche Weise kann die Bestimmungseinrichtung 210 verschiedene Parameter von beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 basierend auf Informationen, die durch den Anfangsimpedanzsensor 135 und/oder den Betriebsimpedanzsensor 130 geliefert werden, bestimmen und/oder anpassen. Wie erwähnt, erfasst der Anfangsimpedanzsensor 135 unter Verwendung bekannter Techniken den Anfangspatientenimpedanzwert 254, der die Impedanz eines Patienten vor einem Verabreichen eines Defibrillierungssignalverlaufs anzeigt. Zum Beispiel kann die Bestimmungseinrichtung 210 auf eine Aktivierung durch den Aktivator 170 hin ein Steuersignal an den Sensor 135 senden, der denselben anweist, einen kleinen Strom in den Patienten zu entladen zum Erfassen der Anfangsimpedanz des Patienten. Auch kann der Betriebsimpedanzsensor 130 die Betriebspatientenimpedanzwerte 256 durch ein Messen verschiedener Betriebsparameter des Angewandter-Signalverlauf-Generators 120 messen, wie z. B. augenblickliche, Spitzen-, Durchschnitts- oder andere Maße von Strömen, Spannungen oder anderen Werten. Unter Verwendung bekannter Techniken liefern diese Messungen Anzeigen der Impedanz des Patienten, wenn der angewandte Defibrillierungssignalverlauf 122 anfänglich angelegt wird (d. h. im Wesentlichen gleichzeitig mit der Anlegung des Signalverlaufs), und/oder während eines Teils oder der Gesamtheit der Periode der Anlegung des Signalverlaufs.
Wie erwähnt, kann sich die Impedanz des Patienten zwischen einem anfänglichen vorbestimmten oder durch eine Bedienungsperson ausgewählten Wert und dem Wert, der durch den Anfangsimpedanzsensor 135 erfasst wird, zwischen dem Wert, der durch den Anfangsimpedanzsensor 135 erfasst wird, und einem Wert, der durch den Betriebsimpedanzsensor 130 erfasst wird, und/oder zwischen verschiedenen Werten, die durch den Betriebsimpedanzsensor 130 während des Anlegens des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs 122 erfasst werden, verändern. Die Bestimmungseinrichtung 210 passt die beabsichtigten Signalverlaufparameter 264 an, um die gewünschte Menge an gelieferter Ladung hinsichtlich der neuen Informationen bezüglich der Patientenimpedanz aufrechtzuerhalten. Falls z. B. erfasst wird, dass sich die Impedanz des Patienten in der Mitte des 10-Millisekunden-Pulses von einem Anfangswert, der durch einen Widerstandswert von 50 Ohm dargestellt wird, zu einem Wert, der durch 100 Ohm dargestellt wird, verändert hat, kann die Bestimmungseinrichtung 210 die Spannungsamplitude von 750 Volt auf 1.500 Volt anpassen, wenn die Patientenimpedanzveränderung erfasst wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Lieferung von 0,15 Coulomb Ladung aufrechterhalten.
Basierend auf den beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 liefert die Steuerung 215 die Signalverlaufsteuersignale 112 zu dem Angewandter-Signalverlauf-Generator 120, so dass der Generator 120 den angewandten Defibrillierungssignalverlauf 122 erzeugen kann. Wie erwähnt, könnten die Funktionen der Steuerung 215 so beschrieben werden, dass dieselben in der Bestimmungseinrichtung 210 enthalten sind, jedoch bei dieser Beschreibung aus Gründen der Übersichtlichkeit getrennt sind.
Der Rückkopplungsprozessor 140 wendet bekannte Techniken an, um der Steuerung 215 eine Rückkopplung zu liefern, ob der angewandte Defibrillierungssignalverlauf 122 mit den beabsichtigten Signalverlaufparametern 112 konform ist. Insbesondere vergleicht die Steuerung 215 Indikatoren von ein oder mehr der beabsichtigten Signalverlaufparameter 112 mit Indikatoren der Systemleistung (gezeigt als Systemleistungsparameter 262), die durch den Rückkopplungsprozessor 140 geliefert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 215 einen Spannungswert der beabsichtigten Signalverlaufparame ter 112 mit einem Indikator eines entsprechenden Spannungswerts des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs 122 vergleichen, wie derselbe durch den Rückkopplungsprozessor 140 geliefert wird. Es kann ein Unterschied zwischen diesen Amplituden vorliegen; d. h. es kann ein Unterschied zwischen einem Signalverlaufreferenzparameter und einem entsprechenden Systemleistungsparameter vorliegen. Dieser Unterschied wird aus praktischen Gründen als ein Fehlerwert bezeichnet. Bei einigen Implementierungen bringt, wenn ein Fehlerwert vorliegt, die Steuerung 215 den tatsächlichen Wert in Übereinstimmung mit dem gewünschten Wert durch ein Verändern der Signalverlaufsteuersignale 112 an den Angewandter-Signalverlauf-Generator 120. Unter Bezugnahme auf ein veranschaulichtes Ausführungsbeispiel, das im Folgenden beschrieben ist, kann die Steuerung 215 z. B. die Signalverlaufsteuersignale 112 an die Schritt-Aufwärts- oder Schritt-Abwärts-Wandler des Generators 120 anpassen. Es kann erforderlich sein, dass der Fehlerwert einen Schwellenwert überschreitet, bevor eine Korrekturaktion vorgenommen wird. Die Steuerung 215 überwacht somit den Fehlerwert und nimmt eine Korrekturaktion vor, bis der Fehlerwert auf einen annehmbaren Pegel verringert ist.
Angewandter-Signalverlauf-Generator 120
3 ist ein Funktionsblockdiagramm des Angewandter-Signalverlauf-Generators 120, der, wie bereits erwähnt, den angewandten Defibrillierungssignalverlauf 122 basierend auf beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 erzeugt. Bei dem Generator 120 kann es sich um eine beliebige von einer Vielzahl von Vorrichtungen zum Erzeugen von variablen Defibrillierungssignalverläufen handeln. Das Wort „variabel" wird in diesem Kontext verwendet, um zu bedeuten, dass die Signalverläufe durch ein Verändern von einem oder mehr ihrer Amplitude, Dauer oder Form angepasst werden können. Diese Kapazität zur Anpassung muss nicht erforderlich sein, falls die gewünschte Ladungsmenge, Patientenimpedanz und andere Parameter, die im Vorhergehenden erörtert wurden, vorbestimmt und nicht anpassbar sind. In diesem speziellen Fall muss der Generator 120 nur in der Lage sein, einen vorbestimmten angewandten Defibrillierungssignalverlauf 122 zu erzeugen, und die Funktionen des Ladungslieferungsprozessors 110 können auf ein bloßes Liefern von Daten beschränkt sein, die diesen vorbestimmten Signalverlauf beschreiben. Allgemeiner ist es jedoch vorteilhaft, dass der Generator 120 in der Lage ist, einen variablen Signalverlauf zu erzeugen, so dass der angewandte Defibrillierungssignalverlauf 122 Veränderungen bei den beabsichtigten Signalverlaufparametern 264 (z. B. aufgrund verschiedener Auswahlen durch die Bedienungsperson 150 von gewünschten Ladungsmengen, die an den Patienten geliefert werden sollen) wiederspiegeln kann. Zum Beispiel wird erneut die Darstellung angenommen, bei der es erwünscht ist, 0,15 Coulomb an einen Patienten zu liefern, der eine Impedanz aufweist, die durch einen Widerstandswert von 50 Ohm dargestellt wird, wobei ein geradliniger Spannungspuls einer Amplitude von 750 Volt und einer Dauer von 10 Millisekunden verwendet wird. In diesem Fall sollte der Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 in der Lage sein, einen Puls dieser Amplitude und Dauer ansprechend auf die Signalverlaufsteuersignale 112 von der Steuerung 215 zu erzeugen. Auch sollte der Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 in der Lage sein, einen Puls von 1.000 Volt und 10 Millisekunden zu erzeugen, falls die Bedienungsperson 150 bestimmt, dass es erwünscht ist, 0,2 Coulomb an den Patienten zu liefern.
Nur aus praktischen Gründen und zu Veranschaulichungszwecken wird im Folgenden angenommen, dass der Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 einen Schaltmodusverstärker umfasst, wie es in der U.S.-Patentanmeldung Seriennummer 09/191,662 mit dem Titel „Method and Apparatus for Providing Variable Defibrillation Waveforms Using Switch-Mode Amplification" beschrieben ist, die als Erfinder Daniel F. Mulhauser nennt und an Hewlett-Packard Company übertragen ist und am 13. November 1998 eingereicht wurde (im Folgenden als die Mulhauser-Anmeldung bezeichnet). Die Offenbarung der Mulhauser-Anmeldung wird hiermit hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf dieses veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines Angewandter-Signalverlauf-Generators 120 beschränkt ist.
Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst der Generator 120 eine Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320, einen Schaltmodusverstärker 325 und einen Zweiphasenwandler 330. Die Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320 speichert Energie, die derselben von dem Defibrillierungsspannungsgenerator 160 geliefert wird, um eine Ladungsspannung 322 aufzubauen. Normalerweise ist die Vorrichtung 320 bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eines externen Defibrillators eine beliebige einer Vielzahl von bekannten Energiespeichervorrichtungen zur Verwendung bei einem Defibrillator, wie z. B. ein Filmkondensator, der eine Kapazität im Bereich von etwa 30 bis 200 Mikrofarad aufweist und in der Lage ist, eine Ladungsspannung in der Größenordnung von Tausenden von Volt zu halten. Bei einem von vielen anderen veranschaulichenden Beispielen bekannter Defibrillatorschnellentladungsenergiespeichervorrichtungen kann die Vorrichtung 320 eine Anzahl von Aluminium-Elektrolyt-Blitzlichtkondensatoren umfassen, die in Reihe angeordnet sind. Es ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, welche von vielen bekannten Vorrichtungen oder anderen in der Zukunft noch zu entwickelnden verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Vorrichtung 320 in der Lage ist, eine Ladung, die zur Defibrillierung geeignet ist, zu speichern und rasch zu entladen.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Schaltmodusverstärkers 325. Der Schaltmodusverstärker 325 ist nur veranschaulichend; viele alternative Ausführungsbeispiele sind möglich, und es ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, welches Ausfüh rungsbeispiel verwendet wird. Der Verstärker 325 umfasst einen Schritt-Aufwärts-Wandler 420, einen Schritt-Abwärts-Wandler 410 und eine Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430. Alternative Implementierungen des Verstärkers 325 müssen den Schritt-Abwärts-Wandler 420 und/oder die Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430 nicht umfassen. Die Funktion des Schritt-Aufwärts-Wandlers 420 (oder eines anderen Typs von Verstärker bei alternativen Ausführungsbeispielen) besteht darin, die Ladungsspannung 322 selektiv zu verstärken. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfassen einer oder beide des Schritt-Aufwärts-Wandlers 420 oder des Schritt-Abwärts-Wandlers 410 eine Ausgangsenergiespeichervorrichtung, wie z. B. die Vorrichtung 430. Somit ist bezüglich folgender Bezugnahmen auf den Schritt-Aufwärts-Wandler 420 oder den Schritt-Abwärts-Wandler 410 ersichtlich, dass dieselben eine oder mehr Ausgangsenergiespeichervorrichtungen umfassen können, bei denen es sich um eine gemeinschaftlich verwendete Vorrichtung handeln kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und zur Veranschaulichung werden im Folgenden auch getrennte Verweise auf die Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430 gemacht.
Der Schritt-Abwärts-Wandler 410 verringert die Ladungsspannung 322 selektiv, um eine Schritt-Abwärts-Spannung 412 zu erzeugen. Dieses selektive Verringern wird ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuerung 215 erreicht, das über eine Steuersignalleitung 402 übertragen wird. Der Schritt-Aufwärts-Wandler 420 empfängt die Schritt-Abwärts-Spannung 412 und verstärkt dieselbe selektiv, um die verstärkte Spannung 422 zu erzeugen. Diese selektive Verstärkung wird ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuerung 215 über eine Steuersignalleitung 404 erreicht. Die Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430 empfängt die verstärkte Spannung 422 und filtert dieselbe, um eine Ausgangsspannung 432 zu liefern, die an den Zweiphasenwandler 330 geliefert wird. Die Steuersignalleitungen 402 und 404 liefern Aspekte der Signalverlaufsteuersignale 112 der 1 und 2.
Die Operationen des Schaltmodusverstärkers 325 werden nun unter Bezugnahme auf das vereinfachte Schaltbild von 5 und die Signalverläufe, die in 6 gezeigt sind, genauer erläutert. 5 ist ein Schaltdiagramm einer Implementierung des Schaltmodusverstärkers von 4 einschließlich eines Zweiphasenwandlers 330 und eines Patientenisolationsrelais 185. Es sei darauf hingewiesen, dass die veranschaulichende Schaltung von 5 vereinfacht ist, um nur die Haupttopologie zu zeigen. Dieselbe kann Elemente oder Verbindungen auslassen, wo derartige Auslassungen für Fachleute in der relevanten Technik ersichtlich sind. Zum Beispiel sind Steuersignale zu Transistorschaltern nicht gezeigt; stattdessen wird aus Übersichtlichkeitsgründen ein einfaches Schaltersymbol verwendet, um Transistorschaltelemente darzustellen.
Die Entsprechungen zwischen den Funktionselementen von 4 und den Schaltungselementen von 5 sind folgendermaßen. Die Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320 ist in der Schaltung von 5 durch einen Kondensator 510 implementiert. Die Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430 ist durch einen Ausgangskondensator 560 implementiert. Der Schritt-Abwärts-Wandler 410 ist durch einen Abwärtstransistor (im Folgenden Abwärtsschalter) 515, eine Abwärtsdiode 520, einen Induktor 530 und einen Kondensator 560 implementiert. Der Schritt-Aufwärts-Wandler 420 ist durch einen Verstärkungstransistor (im Folgenden Verstärkungsschalter) 540, eine Verstärkungsdiode 550, einen Induktor 530 und einen Kondensator 560 implementiert. Somit werden der Induktor 530 und der Kondensator 560 durch den Schritt-Abwärts-Wandler 410 und den Schritt-Aufwärts-Wandler 420 bei dieser Implementierung gemeinschaftlich verwendet, wodurch die Anzahl von Komponenten, die erforderlich ist, um den Schaltmodusverstärker 325 zu implementieren, vorteilhaft verringert wird. Der Zweiphasenwandler 330 ist durch die H-Brücke implementiert, die aus den Schaltern 570, 572, 574 und 576 gebildet wird. Der Lastwiderstand 580 stellt die Impedanz des Patienten dar. Es sei darauf hinge wiesen, dass diese Darstellung eine Vereinfachung zu Veranschaulichungszwecken ist, und dass eine Patientenimpedanz auch kapazitive und/oder induktive Komponenten oder allgemeiner komplexe resistive und reaktive Attribute umfassen kann. Ein Patientenisolationsrelais 185 ist durch Schalter 582 und 584 implementiert (bei denen es sich um beliebige einer Vielzahl von elektrischen oder mechanischen Schaltern handeln kann).
Wie es in 5 gezeigt ist, liefert der Defibrillierungsspannungsgenerator 160 eine Defibrillierungsspannung 162 an eine Seite des Kondensators 510 an einem Quellenknoten 505. Die andere Seite des Kondensators 510 ist mit einer gemeinsamen Spannung 500 verbunden. Aus praktischen Gründen wird angenommen, dass die gemeinsame Spannung 500 Masse ist, dies muss jedoch nicht der Fall sein. Der Abwärtsschalter 515 weist einen ersten Knoten 516, der mit dem Quellenknoten 505 verbunden ist, und einen Steuerknoten 518 auf, der mit der Steuersignalleitung 402 von der Steuerung 215 verbunden ist. Der Abwärtsschalter 515 weist auch einen zweiten Knoten auf, der mit dem Eingangsknoten 531 des Induktors 530 verbunden ist und auch mit dem Ausgangsknoten 521 der Abwärtsdiode 520 verbunden ist. Die Abwärtsdiode 520 weist einen Eingangsknoten 522 auf, der mit der gemeinsamen Spannung 500 verbunden ist. Der Induktor 530 weist einen Ausgangsknoten 532 auf, der mit einem ersten Knoten 543 des Verstärkungsschalters 540 und mit einem Eingangsknoten 551 der Verstärkungsdiode 550 verbunden ist. Der Verstärkungsschalter 540 weist auch einen zweiten Knoten 542, der mit der gemeinsamen Spannung 500 verbunden ist, und einen Steuerknoten 541 auf, der über die Steuersignalleitung 404 mit der Steuerung 215 verbunden ist. Die Verstärkungsdiode 550 weist einen Ausgangsknoten 552 auf, der mit einem ersten Knoten 561 des Kondensators 560 und mit zwei Beinen der H-Brücke verbunden ist, die aus den Schaltern 570 und 572 bestehen. Der Kondensator 560 weist einen gemeinsamen Knoten 562 auf, der mit der gemeinsamen Spannung 500 verbunden ist. Die anderen beiden Beine der H- Brücke bestehen aus den Schaltern 574 und 576. Wie es offensichtlich ist, fließt, wenn die Schalter 570 und 576 an gegenüberliegenden Beinen der H-Brücke geschlossen sind und die Schalter 572 und 574 offen sind, und wenn angenommen wird, dass die Patientenisolationsrelaisschalter 582 und 584 geschlossen sind, Strom durch den Schalter 570, den Lastwiderstand 580 und den Schalter 576 zu dem gemeinsamen Potential (d. h. zu dem Knoten, der mit der gemeinsamen Spannung 500 verbunden ist). Unter der gleichen Annahme fließt, wenn die Schalter 572 und 574 an gegenüberliegenden Beinen der H-Brücke geschlossen sind und die Schalter 570 und 576 offen sind, Strom durch den Schalter 572, den Lastwiderstand 580 und den Schalter 574 zu dem gemeinsamen Potential.
Wie es erwähnt wurde, können der Abwärtsschalter 515 oder der Verstärkungsschalter 540 durch Isoliertes-Gate-Bipolartransistoren, Feldeffekt-Transistoren oder andere bekannte Festkörpervorrichtungen oder ähnliche Vorrichtungen, die derzeit entwickelt oder in der Zukunft entwickelt werden, implementiert werden. Die Abwärtsdiode 520 oder die Verstärkungsdiode 550 können durch ordnungsgemäß synchronisierte Transistorschalter implementiert werden. Die H-Brücke-Schalter 570, 572, 574 oder 576 können auf ähnliche Weise durch Isoliertes-Gate-Bipolartransistoren, Feldeffekt-Transistoren, silizium-gesteuerte Gleichrichter oder andere bekannte Festkörpervorrichtungen oder ähnliche noch zu entwickelnde Vorrichtungen implementiert werden. Beliebige dieser Schalter oder Dioden müssen nicht auf einzelne Komponenten beschränkt sein, sondern können z. B. Reihen- oder Parallelkombinationen von Isoliertes-Gate-Bipolartransistoren oder Dioden, die zum gemeinschaftlichen Verwenden von Spannung und Strom ordnungsgemäß gedämpft und gesteuert sind, umfassen. Die Gestaltung und Verwendung derartiger Kombinationen ist Fachleuten in der bekannten Technik bekannt.
6 ist eine graphische Darstellung von veranschaulichenden Ausführungsbeispielen von Steuersignalen zu ausgewählten Schaltungselementen der Schaltung von 5 und sich ergebender Strom- und Spannungssignalverläufe derselben, ausgerichtet entlang einer gemeinsamen Zeitachse. Diese gemeinsame Zeitachse wird durch eine Zeitlinie 600 dargestellt. Es wird veranschaulichend angenommen, dass vor einer Anfangszeit 601, die auf der Zeitlinie 600 gezeigt ist, die Bedienungsperson 150 den Aktivator 170 aktiviert hat, so dass der Defibrillierungsspannungsgenerator 160 die Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320 geladen hat, um die Ladungsspannung 322 zu erzeugen. Es wird auch veranschaulichend angenommen, dass vor der Anfangszeit 601 und erneut ansprechend auf die Aktivierung des Aktivators 170 durch die Bedienungsperson 150 der Aktivator 170 den Anfangsimpedanzsensor 180 freigegeben hat.
Das Steuersignal 605 steuert die Zustände der H-Brücke-Schalter 570 und 576. Bei dem veranschaulichenden Beispiel ist das Steuersignal 605 ein Spannungssignalverlauf, der anzeigt, dass von der Anfangszeit 601 bis zu einer nachfolgenden Zeit 603 eine Steuerspannung, die an die Schalter 570 und 576 angelegt wird, sich in einem niedrigen Zustand befindet, von dem willkürlich zu Veranschaulichungszwecken angenommen wird, dass derselbe anzeigt, dass diese Schalter offen sind. Zum Beispiel kann der Spannungspegel 606 Null Volt betragen. Zu der Zeit 603 erhöht sich der Spannungspegel des Steuersignals 605 auf eine positive Spannung 607; z. B. 5 Volt. Es wird angenommen, dass dieser hohe Spannungszustand anzeigt, dass die Schalter 570 und 576 geschlossen sind. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Spannungspegel bei diesem Beispiel willkürlich gewählt sind, dass Signale, die nicht aus Zweipegelspannungen bestehen, verwendet werden können, und dass allgemeiner eine große Vielzahl von Steuersignalen verwendet werden könnte, um die Schalter zu öffnen und zu schließen. Bei einer veranschaulichenden Implementierung, die mit der Chronaxiezeit des menschlichen Herzens übereinstimmt, kann die Zeit 603 etwa 6 Millisekunden betragen. Wie es für Fachleute in der relevanten Technik offensichtlich ist, wird die Zweiphasenumwandlung durch ein Abschalten der H-Brücke-Schalter 572 und 574 etwa zur gleichen Zeit, zu der die Schalter 570 und 576 angeschaltet werden, erreicht. Somit zeigt bei der veranschaulichenden Implementierung das Steuersignal 610 an, dass die Schalter 572 und 574 anfangs geschlossen sind, wie es durch die anfängliche hohe Spannung 611 angezeigt ist (z. B. 5 Volt). Zu der Zeit 603 werden diese Schalter geöffnet, wie es durch die niedrige Spannung 612 angezeigt ist.
Die Steuersignale 605 und 610 werden bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel durch die Steuerung 215 erzeugt und sind somit Aspekte der Signalverlaufsteuersignale 112. Beliebige einer Vielzahl von bekannten Zeitgebungsschaltungen, Vorrichtungen oder Techniken können verwendet werden, um diese Signale zu erzeugen. Auch müssen bei alternativen Ausführungsbeispielen die zweiphasigen Steuersignale für die H-Brücke oder einen anderen Zweiphasenwandler nicht durch die Steuerung 215 erzeugt werden. Stattdessen können dieselben durch Zeitgebungsschaltungen oder Vorrichtungen geliefert werden, die in dem Zweiphasenwandler 330 oder einem anderen Element des Defibrillators 105 enthalten sind. Ferner müssen die Steuersignale 605 und 610 nicht auf einem Zeitgebungselement basieren, sondern können durch andere Ereignisse ausgelöst werden, wie z. B. dass eine Spannung an einem beliebigen der Elemente des Verstärkers 325 vorbestimmte Pegel erreicht oder überschreitet.
Ein Stromfluss durch die Schalter 572 und 574 während der Zeitperiode zwischen Zeit 601 und Zeit 603 erzeugt, was willkürlich als eine „positive" Spannung über den Lastwiderstand 580 bezeichnet wird, wie es in 5 angezeigt ist. Somit weist der angewandte Defibrillierungssignalverlauf 122 (bei diesem Beispiel der Spannungssignalverlauf, der durch die Paddles an den Patienten angelegt wird) während dieser Zeitperiode eine positive Phase auf. Wie es offensichtlich ist, weist der angewandte Defibrillierungssignalverlauf 122 eine negative Phase nach der Zeit 603 auf, da Strom in der entgegengesetzten Richtung durch den Lastwiderstand 580 fließt.
Das Abwärtssteuersignal 620 des veranschaulichten Ausführungsbeispiels ist eine Spannung, die durch die Steuerung 215 über die Steuersignalleitung 402 an den Steuerknoten 518 des Abwärtsschalters 515 angelegt wird. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Abwärtsschalter 515 (wie der Verstärkungsschalter 540) als ein Schalter wirksam. Es wird veranschaulichend angenommen, dass, wenn sich das Steuersignal 620 in einem hohen Zustand befindet, wie z. B. Spannung 621 von 6 (z. B. 5 Volt), der Abwärtsschalter 515 geschlossen ist. Wenn sich das Abwärtssteuersignal 620 in einem niedrigen Zustand befindet, wie z. B. Spannung 622, ist der Abwärtsschalter 515 offen. Die sich ergebende Pulsbreitenmodulation, die durch das Abwärtssteuersignal 620 (und das Verstärkungssteuersignal 640, das im Folgenden erörtert wird) dargestellt ist, ist in 6 so gezeigt, dass dieselbe eine feste Frequenz aufweist. Wie es für Fachleute in der relevanten Technik offensichtlich ist, können jedoch alternative Techniken verwendet werden, wie z. B. eine konstante An- oder Auszeit und Variable-Frequenz-Modulation oder Hysteresesteuerung.
Die Zeitperiode zwischen der Anfangszeit 601 und der nachfolgenden Zeit 602, wie es auf der Zeitlinie 600 von 6 gezeigt ist, ist eine Periode, in der der Abwärtsschalter 515 intermittierend gemäß den Pulsen des Abwärtssteuersignals 620 offen und geschlossen ist. Wie es jedoch durch den Teil des Verstärkungssteuersignals 640 von Zeit 601 bis Zeit 602 angezeigt ist, ist der Verstärkungsschalter 540 dauernd offen. Somit kann diese Zeitperiode als die „Abwärtsphase" bezeichnet werden. Es wird willkürlich angenommen, dass die Dauer der Abwärtsphase bei diesem veranschaulichenden Beispiel etwa 4,8 Millisekunden beträgt. Während jedes An-Pulses des Abwärtssteuersignals 620 fließt ein Strom durch den Induktor 530 zu dem Ausgangskondensator 560, wie es für einen Fachmann in der relevanten Technik ersichtlich ist. Dieser Strom ist in 6 als ein Induktorstromsignalverlauf 660 dargestellt. Bei diesem veranschaulichenden Beispiel variiert der Induktorstromsignalverlauf 660 von Niedrig, dargestellt durch Strompegel 663, zu Hoch, dargestellt durch Strompegel 664. Ein Zwischenstrompegel 662 ist ebenfalls gezeigt. Normale Werte für diese Strompegel bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel können 18 Ampere für Strompegel 663, 20 Ampere für Strompegel 662 und 22 Ampere für Strompegel 664 sein. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind diese Strompegel nicht über die gesamte Länge der Zeitachse gezeichnet, sondern werden nur am Beginn der Achse angedeutet. Wie es offensichtlich ist, nimmt der Strom durch den Induktor 530 zu, während der Abwärtsschalter 515 geschlossen ist, und nimmt ab, während der Abwärtsschalter 515 offen ist und die Diode 520 leitet, was einen Dreiecksignalverlauf erzeugt.
Die Steuerung 215 passt die Breiten der Pulse des Steuersignals 620 (oder andere Parameter bei alternativen Implementierungen einer Pulsbreiten- oder Frequenzmodulation oder Hysteresesteuerung) an, um den Strom zu steuern, der durch den Induktor 530, den Schalter 572, den Lastwiderstand 580 und den Schalter 574 zu dem gemeinsamen Potential fließt. Wie es offensichtlich ist, liefert der Ausgangskondensator 560 eine Filterung des Hochfrequenzpulsausgangs. Bezüglich der Zeitperioden, die z. B. für das Steuersignal 620 angegeben sind, und für einen typischen repräsentativen Patientenwiderstandswert von etwa 50 Ohm kann der Ausgangskondensator 560 z. B. ein Filmkondensator mit einer Kapazität von etwa der Hälfte von 5 Mikrofarad sein.
Bei einem Betriebsmodus minimiert der Ausgangskondensator 560 auch vorzugsweise einen Leckstrom, der an die Patientenschaltung (die Schaltung durch die Schalter 582 und 584 und Lastwiderstand 580) genau vor dem Abfeuern des Defibrillators angelegt wird. In diesem Modus lädt der Aus gangskondensator 560 nicht zur gleichen Zeit, zu der die Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320 lädt. Stattdessen lädt der Ausgangskondensator 560, wenn der Defibrillator abgefeuert wird. Somit hätte das Lecken von dem Abwärtstransistor 515 normalerweise nicht genug Zeit, um eine gefährliche Ladung an dem Ausgangskondensator 560 anzusammeln; d. h. eine Ladung ausreichender Größe, um einen Bogen über die Patientenisolationsrelais zu verursachen, oder die eine Gefahr für einen Patienten oder eine Bedienungsperson darstellen würde, falls sich die Relais versehentlich schließen würden.
Wie es erwähnt wurde, schaltet die Steuerung 215 den Abwärtsschalter 515 teilweise basierend auf dem Indikator der Patientenimpedanz, die durch ein Messen des Stromflusses (oder der Spannungspegel) an verschiedenen Stellen in dem Verstärker 325 gemessen werden kann, selektiv aus und an. Zum Beispiel könnte ein Stromsensor an einem Schaltungszweig 506 positioniert sein, wie es in 5 gezeigt ist, um den Strom zu messen, der durch den Verstärkungsschalter 540 fließt. Auf ähnliche Weise könnte ein Stromsensor an Orten wie z. B. Punkt 501 (um Strom zu messen, der durch den Induktor 530 fließt), Punkt 503 (um den Ausgangsstrom zu messen), an einem beliebigen Schalter oder Diodenzweig oder an einem beliebigen anderen Schaltungszweig positioniert sein. Geeignete Orte, an denen Strom- und/oder Spannungssensoren zu platzieren sind, sind für Fachleute in der relevanten Technik offensichtlich. Der Rückkopplungsprozessor 140 der 1 – 4 stellt diese Funktion des Erfassens des Indikators der Patientenimpedanz und des Lieferns eines Maßes derselben an die Steuerung 215 dar. Eine Verbindungslinie 424 von 4 stellt eine Implementierung dar, bei der ein Sensor in dem Schritt-Aufwärts-Wandler 420 (z. B. an dem Schaltungszweig 506) positioniert ist. Eine Verbindungslinie 414 stellt eine alternative Implementierung dar, bei der ein Sensor in dem Schritt-Abwärts-Wandler 410 positioniert ist, und eine Verbindungslinie 416 stellt eine weitere Implementierung dar, bei der ein Sensor zwischen der Ausgangsenergiespeichervorrichtung 430 und dem Zweiphasenwandler 330 (z. B. bei Punkt 503) positioniert ist. Die Linien 424, 414 und 416 sind als gepunktete Linien gezeigt, um anzuzeigen, dass bei alternativen Implementierungen eine beliebige oder eine beliebige Kombination derselben verwendet werden kann.
Wie es aus 6 ersichtlich ist, nehmen die Amplituden von aufeinanderfolgenden Sägezähnen des Induktorstromsignalverlaufs 660 während der Abwärtsphase ab, wenn die Schnellentladungsenergiespeichervorrichtung 320 entlädt. Die Ladungsspannung 322 nimmt somit ab und nähert sich der Ausgangsspannung. Während dieser Periode ist die Spannung über den Lastwiderstand 580 aufgrund der Wahl der Frequenz des Steuersignals 620 in etwa konstant verglichen mit der Zeitkonstante für die LRC-Schaltung, die durch den Ausgangskondensator 560 (z. B. 1 bis 5 Mikrofarad), den Induktor 530 und den Lastwiderstand 580 (ein patientenabhängiger Wert, der z. B. 50 Ohm betragen kann) dargestellt wird. Wie es Fachleuten in der relevanten Technik bekannt ist, ist die Durchschnittsspannung bei Knoten 507 gleich dem Lastzyklus des Abwärtsschalters 515 mal einem zeitgemittelten Wert der Ladungsspannung 322 (die über der Zeit abnimmt). Der Lastzyklus ist das Verhältnis der Zeit, die der Abwärtsschalter 515 geschlossen ist, zu der Periode des pulsbreitenmodulierten Konstantfrequenzsignals 620.
Somit kann durch ein Variieren des Lastzyklus während der Abwärtsphase (speziell durch ein Erhöhen desselben, wenn die Ladungsspannung 322 abnimmt) die Spannung an dem Knoten 502 bei einem in etwa konstanten Pegel, wie z. B. Spannung 681, gehalten werden. Bei einer typischen Defibrillatoranwendung kann die Spannung 681 z. B. etwa 1.000 Volt betragen. Bei dem Ausgangsspannungssignalverlauf 680 ist die Spannung 681 in Beziehung zu einer Referenzspannung 683 gezeigt, von der bei diesem veranschaulichenden Beispiel angenommen wird, dass dieselbe 0 Volt beträgt. Aufgrund der Schritt-Abwärts-Umwandlung kann die Spannung 681 geringer als der Anfangswert der Ladungsspannung 322 sein. Auch verringert eine Schritt-Abwärts-Umwandlung vor einer Schritt-Aufwärts-Umwandlung den Bereich des Lastzyklus, über den jede Umwandlungsstufe wirksam sein muss.
Wenn die Ladungsspannung 322 abnimmt, nehmen die Amplituden der Zähne des Induktorstromsignalverlaufs 660 nacheinander ab, bis die Eingangsspannung 322 und die Ausgangsspannung des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs 122 gleich sind. Die Steuerung 215 leitet dann eine „Verstärkungsphase" ein, was bedeutet, dass der Verstärkungsschalter 540 einen Nicht-Null-Lastzyklus aufweist. Gleichzeitig bleibt der Abwärtsschalter 515 voll an. Bei dem veranschaulichenden Beispiel von 6 erfolgt dieser Übergang von der Abwärtsphase zu der Verstärkungsphase zur Zeit 602, wie es auf der Zeitlinie 600 gezeigt ist. Während der Verstärkungsphase erhöht die Steuerung 215 den Lastzyklus des Verstärkungsschalters 540 von Null auf zunehmend größere Werte. Speziell wird der Verstärkungsschalter 540 unter Bezugnahme auf das Verstärkungssteuersignal 640 von 6 intermittierend angeschaltet, bei dem veranschaulichenden Beispiel beginnend mit dem positiven Puls 641. Wie es unter Bezugnahme auf das Abwärtssteuersignal 620 ersichtlich ist, wird der Abwärtsschalter 515 während der Verstärkungsphase angeschaltet. Somit ist immer nur ein Wandler wirksam, obwohl dies bei alternativen Implementierungen nicht der Fall sein muss.
Während der Verstärkungsphase liefert die Verstärkungsschaltungsoperation eine höhere Spannung bei Knoten 502, als bei Knoten 508 vorhanden ist (der Eingabe in den Schritt-Aufwärts-Wandler 420 entsprechend). Diese Verstärkung erfolgt, weil Energie in dem Induktor 530 gespeichert wird, wenn der Verstärkungsschalter 540 geschlossen ist; d. h, der Verstärkungsschalter 540 liefert einen Stromweg zu Masse, so dass ein Strom durch den Induktor 530 fließt. Wenn der Verstärkungsschalter 540 offen ist, wird der induktive Strom gezwungen, durch die Verstärkungsdiode 550 in den Ausgangskondensator 560 und von dort durch die H-Brücke und den Lastwiderstand 580 zu fließen. Während dieser Zeit, wenn der Verstärkungsschalter 540 offen ist, ist die bewirkte Spannung über den Induktor 530 bei Knoten 532 positiver, wie es bezüglich Knoten 531 gemessen wird. Der Induktor 530 erhöht somit die Spannung bei Knoten 502 über den Spannungspegel bei Knoten 508 hinaus, da derselbe den Stromfluss aufrechterhält. Während der Verstärkungsphase ist die Spannung über den Lastwiderstand 580 proportional zu der Ladungsspannung 322 mal dem Verhältnis von Eins geteilt durch Eins minus den Lastzyklus. Somit kann die Steuerung 215 die Spannung über den Lastwiderstand 580 selektiv durch ein Verändern des Lastzyklus, der über die Steuersignalleitungen 402 und 404 an den Abwärtsschalter 515 bzw. den Verstärkungsschalter 540 angelegt wird, aufrechterhalten oder erhöhen. Durch ein Kaskadieren der H-Brücke zu der Kombination von Abwärts- und Verstärkungsstufen kann die Phase der Spannung über den Lastwiderstand 580 variiert werden. Ein derartiges Phasenschalten ist in 6 bei Zeit 603 gezeigt, was zu einem Schalten der Spannung über den Lastwiderstand 580 von einem positiven Pegel von 681 zu einem betragsmäßig gleichen, aber negativen Pegel von 682 führt.
Der Signalverlauf 690 veranschaulicht den Strom durch den Lastwiderstand 580. Wie es ersichtlich ist, ist die Form des Stromsignalverlaufs 690 die gleiche wie diejenige des Spannungssignalverlaufs 680, weil veranschaulichend angenommen wird, dass der Lastwiderstand 580 ein reiner Widerstand ist. In der Praxis können die Signalverläufe 680 und 690 sich leicht unterscheiden, da diese veranschaulichende Annahme eventuell nicht genau richtig ist. Wenn ein Widerstandswert von 50 Ohm für den Lastwiderstand 580 und die Spannungen über denselben, auf die im Vorhergehenden verwiesen wurde, angenommen werden, wird ein Stromsignalverlauf 690 auf einem positiven Pegel 691 (20 Ampere) bezüglich eines Referenzpegels 693 (0 Ampere) bis zur Zeit 603 gehalten. Bei Zeit 603 erfolgt die Phasenverschiebung, und der Strom durch den Lastwiderstand 580 ist durch Pegel 692 (negative 20 Ampere) gezeigt.
Die 7 und 8 sind vereinfachte Flussdiagramme, die veranschaulichende Beispiele von Verfahren zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigen. Diese Verfahren werden nun unter Bezugnahme auf Funktionselemente des Defibrillators 105 der 1 und 2 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 7 besteht Schritt 710 darin, eine gewünschte elektrische Ladung, die an das Herz des Patienten geliefert werden soll, zu bestimmen. Wie es bezüglich der Operationen der Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 210 erwähnt wurde, kann die gewünschte elektrische Ladung vorbestimmt werden, d. h. ein Voreinstellungswert, der in Signalverlaufdaten und Schablonen 212 gespeichert ist, kann verwendet werden, oder dieselbe kann durch die Bedienungsperson 150 ausgewählt werden. Wie es durch Schritt 715 dargestellt ist, können ein oder mehr beabsichtigte Signalverlaufparameter auch vorbestimmt und/oder bedienungsperson-ausgewählt sein. Diese Parameter werden gegebenenfalls identifiziert. Wie es z. B. bezüglich der Bestimmungseinrichtung 210 erwähnt wurde, kann die Bedienungsperson 150 gewählt haben, dass die Form des Signalverlaufs ein geradliniger, einphasiger Spannungspuls ist. Als ein weiteres Beispiel kann vorbestimmt werden, dass die Dauer des Signalverlaufs nicht länger als 20 Millisekunden ist.
Schritt 720 besteht darin, die Impedanz des Patienten zu bestimmen. Dieser Wert oder diese Werte können gemessen, vorbestimmt und/oder durch eine Bedienungsperson ausgewählt werden. Zum Beispiel können dieselben, wie es im Vorhergehenden bezüglich der Sensoren 130 und 135 beschrieben ist, gemessen werden. Bezüglich Daten, die in den Signalverlaufdaten und Schablonen 212 gespeichert sind, können dieselben vorbestimmt werden, oder durch eine Bedienungsperson ausgewählte Werte können in Signalverlaufdaten und Schablonen 212 gespeichert werden oder anderweitig gemäß bekannter Techniken zum Erfassen und Manipulieren von benutzerausgewählten Daten verarbeitet werden.
Wie es durch Schritt 725 dargestellt ist, wird ein Satz von beabsichtigten Signalverlaufparametern basierend auf der gewünschten Ladung, wie dieselbe bei Schritt 710 bestimmt wurde, der Patientenimpedanz, die bei Schritt 720 bestimmt wurde, und beliebiger Signalverlaufparameter, die vorbestimmt und/oder durch eine Bedienungsperson ausgewählt worden sein können, wie es bezüglich Schritt 715 erwähnt wurde, bestimmt. Unter Bezugnahme auf das veranschaulichte Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, wird dieser Schritt durch die Modellsignalverlaufbestimmungseinrichtung 210 übernommen, wodurch die beabsichtigten Signalverlaufparameter 264 erzeugt werden. Ein angewandter Defibrillierungssignalverlauf (z. B. 122) kann durch den Angewandter-Signalverlauf-Generator 120 basierend auf den beabsichtigten Signalverlaufparametern erzeugt werden (Schritt 730). Dieser angewandte Defibrillierungssignalverlauf kann an den Patienten angelegt werden (Schritt 735).
Außerdem können, wie es in Schritt 740 gezeigt ist, Sensoren (z. B. 130, 135) verwendet werden, um einen Wert zu erfassen, der eine Patientenimpedanz anzeigt, oder Sensoren oder Prozessoren (z. B. 140) können verwendet werden, um einen Stromfluss in den Patienten während des Anlegens des angewandten Defibrillierungssignalverlaufs zu messen. Falls (Entscheidungsblock 745) der Strom und/oder die Impedanz wie erwartet ist (z. B. wird der angewandte Defibrillierungssignalverlauf durch die beabsichtigten Signalverlaufparameter spezifiziert und die gelieferte Ladungsmenge ist wie erwartet), dann (Schritt 755) kann die Ladung, die an den Patienten geliefert wird, bestimmt werden. Falls nicht, dann (750) können die beabsichtigten Signalverlaufparameter und/oder der angewandte Defibrillierungssignalverlauf angepasst werden, um die gewünschte Ladung basierend auf den neuen Messungen zu liefern. Der Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100 kann bestimmen, ob die gewünschte Ladung an den Patienten geliefert worden ist (Entscheidungsblock 760). Ist dies der Fall, dann beendet der Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100 den Stromfluss in den Patienten (Schritt 765). Ist dies nicht der Fall, dann fährt der Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100 fort, die Patientenimpedanz und/oder den Stromfluss zu überwachen, während der Strom weiterhin in den Patienten fließt (Entscheidungsblock 760 und Schritt 740).
8 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, das einen anderen Aspekt der Erfindung betrifft. Die Impedanz des Patienten wird bestimmt (Schritt 810); z. B. kann dieselbe von einem Benutzer ausgewählt, vorbestimmt oder gemessen werden. Bei diesem Beispiel wird dieser Schritt erledigt, bevor der Defibrillierungssignalverlauf an den Patienten angelegt wird, dies muss jedoch bei anderen Implementierungen nicht so sein. Bei dem veranschaulichten Verfahren bestimmt der Ladungsbestimmter-Signalverlauf-Generator 100 eine Ladungsspannung eines Kondensators (wobei es sich bei anderen Implementierungen um eine andere Art von Energiespeichervorrichtung oder Spannung/Strom-Quelle handeln kann), derart, dass eine gewünschte (z. B. benutzerausgewählte oder vorbestimmte) Ladung an den Patienten geliefert wird, wenn der Kondensator durch eine geeignete elektrische Kopplung in den Patienten entladen wird (Schritt 815). Der Kondensator wird auf diese Ladungsspannung geladen (Schritt 820). Dann wird die Ladungsspannung von dem Kondensator zu dem Patienten entladen (Schritt 825). Bei einigen Implementierungen, wie bei der veranschaulichten, kann der Stromfluss in den Patienten gemessen werden (Schritt 830). Durch ein Berechnen oder anderweitiges Bestimmen des Stroms, der über der Zeit in den Patienten fließt (Schritt 835), wird die Ladung, die an den Patienten geliefert wird, bestimmt. Falls (Entschei dungsblock 840) die gewünschte Ladung geliefert worden ist, wird der Stromfluss in den Patienten beendet (Schritt 845). Falls (Entscheidungsblock 840) die gewünschte Ladung nicht geliefert worden ist, wird der Stromfluss in den Patienten weiter gemessen und geliefert (Schritt 830).
Nachdem nun verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sollte es für Fachleute in der relevanten Technik ersichtlich sein, dass die vorangegangenen Ausführungen nur veranschaulichend und nicht einschränkend sind, wobei dieselben nur als Beispiele präsentiert worden sind. Zum Beispiel sind viele andere Schemata zum Verteilen von Funktionen unter den verschiedenen Funktionselementen des veranschaulichten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung möglich. Die Funktionen eines beliebigen Elements können auf verschiedene Weisen bei alternativen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden. Somit werden zahlreiche Variationen gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, um Steuersignale zu erzeugen, Ereignisse oder Zeitgebungsinformationen, um Steuersignale einzuleiten oder zu beenden, zu erfassen, Rückkopplungssignale zu liefern oder auf dieselben anzusprechen usw. Es gibt viele mögliche Variationen von Schaltungstopologien und Schaltungselementen, die die hier bezüglich der vorliegenden Erfindung beschriebenen Funktionen ausführen können.
Die Funktionen der Bestimmungseinrichtung 210 und der Steuerung 215 können gemäß einer großen Vielzahl von bekannten Techniken implementiert werden. Zum Beispiel können dieselben durch diskrete oder integrierte elektronische Komponenten oder durch einen Mikroprozessor implementiert werden. Außerdem können die im Vorhergehenden bezüglich der Bestimmungseinrichtung 210 und der Steuerung 215 beschriebenen Funktionen kombiniert werden, oder einige oder alle dieser Funktionen können unter verschiedenen anderen Funktionselementen der Erfindung verteilt werden. Zum Beispiel kann eine Steuerung des Zweiphasenwandlers 330 durch eine Schaltung erreicht werden, die in den Wandler 330 integ riert ist, anstatt über eine Steuersignalleitung von der Steuerung 215 geliefert zu werden. Eine Dissipation von gespeicherter Energie kann bei einem getrennten Abladewiderstand oder bei dem Induktor erfolgen, falls es ordnungsgemäß gesteuert ist. Die Verfahrensschritte, die in den 7 und 8 gezeigt sind, sind auch nur veranschaulichend. Schritte und/oder Entscheidungselemente können kombiniert, getrennt, in anderen Reihenfolgen oder Sequenzen ausgeführt, parallel ausgeführt oder anderweitig bei alternativen Ausführungsbeispielen neu angeordnet werden. Auch können zusätzliche Schritte und/oder Entscheidungselemente bei alternativen Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden. Zahlreiche andere Ausführungsbeispiele und Modifizierungen derselben werden als in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie dieselbe durch die angehängten Ansprüche definiert ist, fallend betrachtet.

Claims

Ein Defibrillator zum Liefern einer gewünschten Menge an elektrischer Ladung an einen Patienten, der aufgebaut und angeordnet ist, um: – einen Stromfluss über der Zeit durch eine elektrische Kopplung an den Patienten zu liefern; und – den Stromfluss an den Patienten anzuhalten; dadurch gekennzeichnet, dass der Defibrillator ferner aufgebaut und angeordnet ist, um den Stromfluss anzuhalten, wenn der Stromfluss über der Zeit gleich der gewünschten Menge an elektrischer Ladung ist.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 1, der folgendes Merkmal aufweist: einen Ladungslieferungsprozessor (110), der aufgebaut und angeordnet ist, um einen oder mehr beabsichtigte Signalverlaufparameter (264) zumindest teilweise basierend auf der gewünschten Menge an elektrischer Ladung zu bestimmen.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 1, der ferner folgendes Merkmal aufweist: einen Angewandter-Signalverlauf-Generator (120), der aufgebaut und angeordnet ist, um einen angewandten Defibrillierungssignalverlauf (122) basierend auf ein oder mehr beabsichtigten Signalverlaufparametern zu erzeugen.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 1, bei dem: die ein oder mehr beabsichtigten Signalverlaufparameter (264) aus der Gruppe ausgewählt sind, die Form, Phase, Zeitgebung eines Phasenübergangs, maximale Dauer, minimale Dauer, maximale Spannung, minimale Spannung, maximalen Strom, minimalen Strom, maximale Energie, minimale Energie, maximale Leistung und minimale Leistung umfasst.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 1, bei dem: der Ladungslieferungsprozessor (110) ferner aufgebaut und angeordnet ist, um die ein oder mehr Parameter von Signalverlaufparametern (264) zumindest teilweise basierend auf ein oder mehr Patientenimpedanzen zu bestimmen.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 5, der ferner folgendes Merkmal aufweist: zumindest einen Sensor (130; 180), der aufgebaut und angeordnet ist, um zumindest eine der Patientenimpedanzen zu bestimmen.
Der Defibrillator gemäß Anspruch 6, bei dem: ein erster des zumindest einen Sensors (130; 180) aufgebaut und angeordnet ist, um einen Wert zu erfassen, der eine Impedanz des Patienten anzeigt, bevor der Ladungslieferungsprozessor die ein oder mehr beabsichtigten Signalverlaufparameter bestimmt.