JP2023528159A - 電気治療波形及びパルス生成及び送達システム並びに方法 - Google Patents

電気治療波形及びパルス生成及び送達システム並びに方法 Download PDF

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Abstract

開又は閉ループ電流制御を使用して、除細動又はペーシング電気治療波形を生成し患者に送達するため等の、電気治療波形及びパルス生成及び送達システム、方法、並びにデバイスが説明される。例示的なシステムは、電源と、治療電流制御ネットワークと、コントローラとを備える。治療電流制御ネットワークは、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振タンクを有してよい。任意選択の閉ループ電流制御での患者への電気治療波形の送達中、コントローラは、患者に提供されている決定又は推定された電流に関連付けられた信号を、基準波形に関連付けられた信号と比較してよい。この比較に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、基準波形と対応するように患者への電気治療波形の送達を調整する際に治療電流制御ネットワークの少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を調整してよい。システムは、ソフトスイッチング、ワイドバンドギャップ材料、及び双方向電源のうちの１又は複数を利用してよい。

Description

患者への電気エネルギー又は電流の送達を含むことができる電気治療は、例えば、人間の心臓等の臓器に関する処置に関連して用いられることがある。通常、人間の心臓内の電気化学活動は、臓器の筋線維を同期して収縮及び弛緩させる。心臓の筋肉組織のこの同期された動作の結果として、心室から、重要な臓器までを含む身体の全体にわたる有効な血液のポンピングが得られる。特定の状態は、この正常な電気化学活動、同期された動作、及び心臓の有効なポンピングを妨げる可能性がある。これらの状態は、心臓が不規則又は異常に脈を刻む原因となり得る心臓不整脈を含む。除細動及びペーシングを含む電気治療は、例えば、心臓不整脈等の状態に関連して有用又は救命的であり得る。
特に、最も致命的な心臓不整脈のうちの１つは、心臓内の異常な電気活動により個々の筋線維が同期せずカオス的に収縮する心室細動である。この同期の喪失の結果として、心臓は、その血液を有効にポンピングする能力を急速に失う可能性がある。
除細動は、心室細動を含む状態を処置するために使用されてよい電気治療のタイプである。除細動器は、患者へ送達される、心室細動に関連付けられた心臓のカオス的電気活動を中断させる大きなショックを生成してよく、これにより、心臓の電気化学系がそれ自体で再同期することを可能にすることができる。整った電気活動が回復されると、多くの場合はそれに続いて筋肉収縮が同期し、有効な心臓ポンピングの回復に至る。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの１つの例であって、前記システムは、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、共振電気回路及び少なくとも１つの電流制御スイッチを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラとを備えるシステム。
いくつかの例において、前記システムは、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。
いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を前記調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての構成を制御することを含む。いくつかの例において、複数のスイッチは、少なくとも１つのＨブリッジを含む。いくつかの例において、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての前記構成は、前記患者に送達される電流のレベルに影響を及ぼす。いくつかの例において、前記共振電気回路は、共振タンクを含む。いくつかの例において、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電流パラメータを含む。いくつかの例において、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電圧パラメータを含む。いくつかの例において、前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む。いくつかの例において、前記コントローラは、デジタルである。いくつかの例において、前記コントローラは、アナログである。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、整流器を有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである。いくつかの例において、前記システムは、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第７のノード及び第８のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第９のノード及び第１０のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、第２の共振電気回路を有する。いくつかの例において、前記第２の共振電気回路は、共振タンクを含む。いくつかの例において、前記整流器と前記フィルタとは、第１１のノード及び第１２のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記システムは、少なくとも１つの極性制御スイッチを備え、前記フィルタと前記少なくとも１つの極性制御スイッチとは、第１３のノード及び第１４のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、Ｈブリッジを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのセンサは、第１５のノード及び第１６のノードを介して前記少なくとも１つの極性制御スイッチと接続されている。
いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を前記調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての構成を制御することを含む。いくつかの例において、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての前記構成は、前記患者に送達される電流のレベルに影響を及ぼす。いくつかの例において、前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、前記スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、前記スイッチング損失を最小限に抑えるように且つ電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるように、前記電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの例において、前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセント、８５パーセント又は９０パーセントである。いくつかの例において、前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは１５パーセント、１０パーセント又は５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する。
いくつかの例において、前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの平均量とは３パーセント以下だけ異なるエネルギーの平均量を前記患者に送達する。いくつかの例において、前記システムは、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、前記少なくとも１つのセンサ、及び前記コントローラを有する電気回路を備える。いくつかの例において、前記少なくとも１つのセンサは、電流センサ及び電圧センサを含む。いくつかの例において、前記指定された波形は、二相性直線電流波形である。いくつかの例において、前記システムは、少なくとも１つの極性制御スイッチを備え、前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、前記患者に前記二相性直線電流波形を送達する際に電流フローの方向を制御することに使用される。いくつかの例において、前記コントローラは、前記指定された波形を指定する入力を受信するように構成されている。いくつかの例において、前記指定された波形は、電流波形である。いくつかの例において、前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを受け入れるように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを格納するように構成されている。
いくつかの例において、前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達の閉ループ制御を提供するように構成されている。いくつかの例において、前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達をモニタするとともにその連続調整を経時的に提供するように構成されている。いくつかの例において、前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達中に、前記患者のインピーダンスを経時的にモニタするように構成されている。
いくつかの例において、前記共振電気回路は、２素子共振タンクである。いくつかの例において、前記２素子共振タンクは、インダクタ及びキャパシタを含む。いくつかの例において、前記インダクタは、直列に接続されており、前記キャパシタは、並列に接続されている。いくつかの例において、前記共振電気回路は、３素子共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、４素子共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＬＣＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＣＬＬ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＬＬＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＬＣＬＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、２つのインダクタ及び１つのキャパシタを含む。
いくつかの例において、前記整流器は、シンクロナス整流を実行するように制御されるように構成されているスイッチングネットワークを含む。いくつかの例において、前記整流器は、パッシブ整流を実行するように制御されるように構成されているダイオードネットワークを含む。いくつかの例において、前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。いくつかの例において、前記コントローラは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む。いくつかの例において、前記コントローラは、電圧制御発振器を含む。いくつかの例において、前記コントローラは、スイッチタイミングラッチを含む。いくつかの例において、前記コントローラは、基準波形信号発生器を含む。いくつかの例において、前記コントローラは、電流センスアンプを含む。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、ゼロ電流検出器を含む。いくつかの例において、前記ゼロ電流検出器は、前記患者への前記決定又は推定された電流フローの正確性を高めることに使用される。いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、前記患者に送達されている電気治療電流のレベルを調整する際の使用のために操作されるように構成されている。
いくつかの例において、前記共振電気回路は、前記治療電流制御ネットワークによって前記エネルギー貯蔵キャパシタから受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵される際の使用のために構成されている。いくつかの例において、前記整流器は、交流を直流に変換する際の使用のために構成されている。いくつかの例において、前記フィルタは、電気信号周波数フィルタリングにおける使用のために構成されている。いくつかの例において、システムは、極性制御ネットワークを備え、前記極性制御ネットワークは、電流フローの方向の制御における使用のために構成されている。いくつかの例において、前記指定された波形は、事前に定められた電流波形である。いくつかの例において、前記電気治療波形は、電気治療電流波形である。いくつかの例において、前記電気治療波形は、除細動のためのものである。いくつかの例において、前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである。いくつかの例において、前記システムは、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作の制御において使用されるドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている。いくつかの例において、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を前記調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御することを含む。
いくつかの例において、前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、
前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と前記少なくとも１つのセンサとは、第４のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分は、フィルタ及び少なくとも１つの極性制御スイッチを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、Ｈブリッジを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの極性制御スイッチと前記患者負荷とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチを含む。いくつかの例において、前記ドライバ回路は、カスコードスイッチドライバ回路として構成されている。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する、双方向充電制御ネットワークとを備える。いくつかの例において、前記第１の回路及び前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する、双方向充電制御ネットワークとを備える。いくつかの例において、前記第１の回路及び前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する、双方向充電制御ネットワークとを備える。いくつかの例において、前記第１の回路及び前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む。いくつかの例において、前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む。いくつかの例において、前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む。いくつかの例において、前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている。いくつかの例において、前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、複数の患者リレースイッチを含む。いくつかの例において、前記患者リレー回路は、 ５０ｕＡ、４０ｕＡ、又は３０ｕＡ未満の最大漏洩電流を有する。
いくつかの例において、前記システムは、双方向充電制御ネットワークであって、バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有する双方向充電制御ネットワークを備え、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記システムは、双方向充電制御ネットワークであって、バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有する双方向充電制御ネットワークを備え、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記システムは、双方向充電制御ネットワークであって、バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有する双方向充電制御ネットワークを備え、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを有する少なくとも１つの患者リレー回路を備える。いくつかの例において、前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを有する。いくつかの例において、前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの１つの例であって、前記システムは、前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、少なくとも１つの電流制御スイッチと、少なくとも１つのインダクタ及び少なくとも１つのキャパシタを含む共振電気回路とを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
いくつかの例において、前記システムは、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている、前記コントローラと電気的に結合された少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む。
いくつかの例において、前記共振電気回路は、前記治療電流制御ネットワークによって前記エネルギー貯蔵キャパシタから受信されるエネルギーの少なくとも一部を貯蔵する。いくつかの例において、前記共振電気回路は、共振タンクを含む。いくつかの例において、前記共振電気回路は、２素子共振タンクである。いくつかの例において、前記２素子共振タンクは、インダクタ及びキャパシタを含む。いくつかの例において、前記インダクタは、直列に接続されており、前記キャパシタは、並列に接続されている。いくつかの例において、前記共振電気回路は、３素子共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、４素子共振タンクである。いくつかの例において、前記共振タンクは、ＬＣＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＣＬＬ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＬＬＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、ＬＣＬＣ共振タンクである。いくつかの例において、前記共振電気回路は、直列に接続された第１のインダクタと、並列に接続された第２のインダクタと、直列に接続されたキャパシタとを含む。
いくつかの例において、前記システムは、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作の制御において使用されるドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている。いくつかの例において、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を前記調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御することを含む。いくつかの例において、前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と前記少なくとも１つのセンサとは、第４のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、整流器を有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである。
いくつかの例において、前記システムは、バッテリと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する、双方向充電制御ネットワークとを備える。いくつかの例において、前記第１の回路及び前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記システムは、双方向充電制御ネットワークであって、バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有する双方向充電制御ネットワークを備え、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む。いくつかの例において、前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む。いくつかの例において、前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む。いくつかの例において、前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている。
患者に送達される電気治療パルスを発生させるための方法の１つの例であって、前記患者に送達される所望の電気治療波形を指定する段階であって、電気治療電流のためのエネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される段階と、前記所望の電気治療波形に対応するように前記患者に送達されている電気治療波形を制御する際に、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振タンクを有する共振治療電流制御ネットワークを操作する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる段階とを備える方法。
いくつかの例において、前記方法は、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる前記共振治療電流制御ネットワークにおける点における電流を決定する段階と、前記患者への前記電流フローを前記所望の電気治療波形と比較する段階とを備え、前記共振治療電流制御ネットワークを前記操作する段階は、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形を調整する際に前記少なくとも１つの電流制御スイッチを操作することを含む。いくつかの例において、前記方法は、除細動器によって実行される。いくつかの例において、前記共振治療電流制御ネットワークを前記操作する段階は、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらす段階を含む。いくつかの例において、関連付けられた電流スイッチング波形に対する電圧スイッチング波形のタイミングは、スイッチング損失を最小限に抑えるために制御される。いくつかの例において、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を用いるように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階。いくつかの例において、前記患者に送達されている前記電気治療波形の閉ループ制御を用いるように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階。いくつかの例において、前記患者への前記電気治療波形の前記送達を経時的に連続調整するように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階。いくつかの例において、前記患者に送達される前記所望の電気治療波形を指定する段階は、電流波形を指定する段階を含む。
いくつかの例において、前記方法は、前記エネルギー貯蔵キャパシタと電気的に結合されたバッテリを使用して前記エネルギー貯蔵キャパシタを充電する段階を備え、双方向充電制御ネットワークを使用して、前記バッテリによる貯蔵のために前記バッテリに前記エネルギー貯蔵キャパシタによって格納されたエネルギーの少なくとも一部を戻す段階であって、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリ及び前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合されている段階とを備える。いくつかの例において、前記方法は、前記エネルギー貯蔵キャパシタからバッテリに、また前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーを移送する際に双方向充電制御ネットワークを使用する段階であって、前記バッテリと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、電気的に結合されており、前記エネルギー貯蔵キャパシタは、前記患者に送達されている前記電気治療波形のためのエネルギーを提供するためのものである段階を備える。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階は、共振タンクを有する前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階を含む。いくつかの例において、患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、除細動のためのものである。いくつかの例において、患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、ペーシングのためのものである。
いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形の送達を調整する際に、前記複数のスイッチのうちの前記スイッチのそれぞれの構成を開又は閉として制御する段階を備える。いくつかの例において、前記方法は、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形の送達を調整する際に前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御する段階を備える。
患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスの１つの例は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置された、前記患者に送達されることになる電気治療波形を発生させるように構成されている電子システムであって、前記電子システムは、前記患者に送達されることになる電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振電気回路を有する治療電流制御ネットワークであって、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすように前記患者に前記電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するための、前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラとを有する電子システムとを備え、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５０～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。
いくつかの例において、前記デバイスは、前記患者に提供される電流を決定又は推定することができる信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサを備え、前記コントローラは、前記患者に提供される前記電流を決定又は推定することができる前記信号を処理し、前記処理された信号を、前記所望の波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記電気治療波形が前記所望の波形を反映するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記複数のスイッチの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記共振電気回路は、共振タンクを含む。いくつかの例において、前記電気治療波形は、除細動のためのものである。いくつかの例において、前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである。
いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、１～４００ジュールの間のエネルギーを有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、５０～２００ジュールの間のエネルギーを有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５～１．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに１．００～２．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに２．００～３．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに３．００～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、４００～１２００立方センチメートルの間の容積を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、２００～８００立方センチメートルの間の容積を有する。いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、１００～４００立方センチメートルの間の容積を有する。いくつかの例において、前記電子システムは、２５００～４０００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する。いくつかの例において、前記電子システムは、２７５０～３５００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する。いくつかの例において、前記電子システムは、３０００～３３００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する。
いくつかの例において、前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、１５０～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する。いくつかの例において、前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの例において、前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、２００～６００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する。いくつかの例において、前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの例において、前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３００～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する。いくつかの例において、前記電子システムは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む前記少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する。
いくつかの例において、前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３７５～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する。いくつかの例において、前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの例において、前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記スイッチの少なくとも一部は、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む。いくつかの例において、前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例において、前記コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている。いくつかの例において、前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記所望の波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する。いくつかの例において、前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセント、８５パーセント又は９０パーセントである。
いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作の制御において使用されるドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている。いくつかの例において、前記所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を前記調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作を前記制御することは、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御することを含む。
いくつかの例において、前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と前記電気パラメータセンサとは、第４のノードを介して接続されている。
いくつかの例において、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３及び第４のノードを介して接続されており、前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている。
いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである。
いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、バッテリと、双方向充電制御ネットワークであって、
前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する、双方向充電制御ネットワークとを備える。いくつかの例において、前記第１の回路及びお前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有する双方向充電制御ネットワークを備え、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む。いくつかの例において、前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む、請求項２０２に記載の前記コンピュータ化モバイルデバイス。いくつかの例において、前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む。いくつかの例において、前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの１つの例は、バッテリと、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されている、トランス回路とを有し、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいて順モードで、ブーストキャパシティにおいて逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、双方向充電制御ネットワークと、前記患者に提供される前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する治療電流制御ネットワークと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形に対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを含み、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる。いくつかの例において、前記第１の回路は、前記順モードではシンクロナスバックコンバータとして動作し、前記逆モードではシンクロナスブーストコンバータとして動作するように、シンクロナスコンバータとして構成されている。いくつかの例において、前記第１の回路は、少なくとも２つのスイッチ及び少なくとも１つのインダクタを含む。いくつかの例において、前記第１の回路は、フルブリッジ及び少なくとも１つのインダクタを含む。いくつかの例において、前記第１の回路は、第１のノード及び第２のノードを介して前記トランス回路に接続されている。いくつかの例において、前記トランス回路は、フルブリッジと、第３のノード及び第４のノードを介して前記フルブリッジに接続されたトランスと、第５のノード及び第６のノードを介して前記トランスに接続された、ハーフブリッジ及び２つのキャパシタを含む部分と、第７のノード及び第８のノードを介して前記部分に接続されたキャパシタとを含む。いくつかの例において、前記順モードでの動作中、電流は第１の方向に流れ、前記逆モードでの動作中、電流は第２の方向に流れる。いくつかの例において、前記少なくとも１つのセンサは、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている。
いくつかの例において、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの１つの例であって、前記システムは、バッテリと、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、双方向充電制御ネットワークであって、前記バッテリと接続された第１の回路と前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する双方向充電制御ネットワークと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する治療電流制御ネットワークと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形に対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラと
を備える。
いくつかの例において、前記システムは、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備える。いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる。いくつかの例において、前記第１の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む。
いくつかの例において、前記第２の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記第１の回路は、第１の少なくとも１つのクランプ回路を含み、第２の回路は、第２の少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、信号ピークを固定することに使用される。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作のエネルギー効率を高めることに使用される。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作中に熱としてのエネルギー散逸を低減させることに使用される。
いくつかの例において、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）及び実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）のうちの少なくとも１つを使用して動作するように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチを有する。いくつかの例において、前記少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例において、前記システムは、ＺＶＳモード、連続電流モード、及び不連続電流モードを含む動作モードを有するように構成されており、特定の時間に使用される動作のモードは、前記特定の時間における充電サイクル状態に少なくとも部分的に基づいて、エネルギー効率に関して最適化される。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの１つの例であって、前記システムは、バッテリと、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するための双方向充電制御ネットワークと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する、治療電流制御ネットワークと、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記少なくとも１つのセンサに電気的に結合されたコントローラであって、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、指定された波形と対応するように前記患者への電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
いくつかの例において、前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを含む。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する。
いくつかの例において、前記第１の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記第２の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記第１の回路は、第１の少なくとも１つのクランプ回路を含み、第２の回路は、第２の少なくとも１つのクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、信号ピークを固定することに使用される。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作のエネルギー効率を高めることに使用される。いくつかの例において、前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作中に熱としてのエネルギー散逸を低減させることに使用される。
いくつかの例において、前記システムは、ＺＶＳモード、連続電流モード、及び不連続電流モードを含む動作モードを有するように構成されており、特定の時間に使用される動作のモードは、前記特定の時間における充電サイクル状態に少なくとも部分的に基づいて、エネルギー効率に関して最適化される。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、共振電気回路を有する。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）及び実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）のうちの少なくとも１つを使用して動作するように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチを有する。いくつかの例において、前記少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有し、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限されるように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の８０％であるか又はそれよりも高く且つ１００％未満の量に制限されるように構成されている。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記治療電流制御ネットワークの動作からもたらされるエネルギー消費の速度に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている。
患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるための１つの例示的なシステムは、バッテリと、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するための双方向充電制御ネットワークと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振電気回路を有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
いくつかの例において、前記システムは、前記コントローラに電気的に結合され、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスとを有する。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリと接続された第１の回路と、前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路とを有し、前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限されるように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の８０％であるか又はそれよりも高く且つ１００％未満の量に制限されるように構成されている。いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている。
いくつかの例において、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記治療電流制御ネットワークの動作からもたらされるエネルギー消費の速度に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている。
本開示のいくつかの実施形態による、患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの一例は、前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、前記スイッチネットワークと、共振電気回路と、整流器とを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記スイッチネットワークと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、治療電流制御ネットワークと、前記患者への電流フローを示す少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記少なくとも１つのセンサに電気的に結合されたコントローラであって、前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者に送達されている電気治療波形の制御を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
本開示のいくつかの実施形態による、患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの一例は、前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、スイッチネットワークと、少なくとも１つのインダクタ及び少なくとも１つのキャパシタを含む共振電気回路と、整流器とを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、前記スイッチネットワークと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、治療電流制御ネットワークと、前記患者に提供される電流に関連付けられた信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサと、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記電気パラメータセンサに電気的に結合されたコントローラであって、前記患者に提供される前記電流に関連付けられた前記信号を処理し、前記処理された信号を、指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者に送達されている電気治療波形の制御を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
本開示のいくつかの実施形態による、患者に送達される電気治療パルスを発生させるための方法の一例は、前記患者に送達される所望の電気治療波形を指定する段階であって、電気治療電流のためのエネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される段階と、前記患者に送達される電流出力を決定又は推定する段階と、前記電流出力を前記所望の電気治療波形と比較する段階と、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている電気治療波形を制御するために、スイッチネットワークと、共振タンクと、整流器とを有する治療電流制御ネットワークを操作する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークは、電気的に接続されており、前記スイッチネットワークと前記共振タンクとは、電気的に接続されており、前記共振タンクと前記整流器とは、電気的に接続されている段階とを備える。
本開示のいくつかの実施形態による、患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムの一例は、前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、共振電気回路及び複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、治療電流制御ネットワークと、前記患者に提供される電流に関連付けられた信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサと、前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されコントローラであって、前記患者に提供される前記電流に関連付けられた前記信号を処理し、前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記電気治療波形が前記指定された波形を反映するように前記患者送達されている電気治療波形の制御を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記複数のスイッチの少なくとも一部の動作を制御するように構成されているコントローラとを備える。
本開示のいくつかの実施形態による、患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスの一例であって、ハウジングと、前記ハウジング内に配置された、前記患者に送達されることになる電気治療波形を発生させるように構成されている電子システムであって、前記電子システムは、前記患者に送達されることになる電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された、スイッチネットワーク及び共振電気回路を有する治療電流制御ネットワークと、所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすように前記患者に送達されている前記電気治療波形の制御を調整するように、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御するための、前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラとを有する電子システムとを備え、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５０～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する。
いくつかの実装は、次の特徴のうちの１又は複数を含んでよい。共振電気回路は、共振タンクを含んでよい。検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電流センサ及び／又は電圧センサを含んでよい。コントローラは、デジタル又はアナログであってよい。コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。
システムは、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備えてよく、前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第７のノード及び第８のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第９のノード及び第１０のノードを介して接続されており、前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである。前記双方向充電制御ネットワークは、第２の共振電気回路を含んでよい。前記第２の共振回路は、共振タンクを含んでよい。
システムは、フィルタを備えてよく、前記整流器と前記フィルタとは、第１１のノード及び第１２のノードを介して接続されている。前記システムは、極性制御ネットワークを備えてよく、前記フィルタと前記極性制御ネットワークとは、第１３のノード及び第１４のノードを介して接続されている。前記極性制御は、Ｈブリッジを含んでよい。前記システムは、第１５のノード及び第１６のノードを介して前記極性制御ネットワークと接続された少なくとも１つのセンサを備えてよい。
コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御するように構成されてよい。コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されてよい。コントローラは、前記スイッチング損失を最小限に抑えるように且つ電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるように、前記電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されてよい。コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するために前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの前記少なくとも一部の動作を制御するように構成されてよい。
スイッチネットワークは、複数のスイッチを含んでよく、前記スイッチのうちの少なくとも１つは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む。スイッチネットワークは、複数のスイッチを含んでよく、前記スイッチのうちの少なくとも１つは炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む。
システムは、前記患者に前記電気治療波形を送達する際に、少なくとも８０パーセント、８５パーセント若しくは９０パーセントであるか又は８０パーセント～９５パーセントの間である前記システムのピークエネルギー効率を有してよい。システムは、前記指定された波形のエネルギーの量とは１５パーセント、１０パーセント、５パーセント又は３パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、前記患者に送達される前記電気治療波形を送達してよい。
システムは、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、前記少なくとも１つのセンサ、及び前記コントローラを有する電気回路を備えてよい。いくつかの例において、前記少なくとも１つのセンサは、電流センサ及び電圧センサを含んでよい。前記指定された波形は、二相性直線電流波形であってよい。
システムは、極性制御ネットワークを備えてよく、前記極性制御ネットワークは、前記患者に前記二相性直線電流波形を送達する際に電流フローの方向を制御することに使用される。コントローラは、前記指定された波形を指定する入力を受信するように構成されてよい。前記指定された波形は、前記患者に送達されることが所望される電流波形であってよい。前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを格納するように構成されてよい。前記システムは、前記患者に送達されている前記電気治療波形の閉ループ制御を提供するように構成されてよい。前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の送達中に、前記患者のインピーダンスを経時的にモニタするように構成されてよい。
共振電気回路は、２素子、３素子又は４素子共振タンクであってよい。共振電気回路は、ＬＣＣ、ＣＬＬ、ＬＬＣ、又はＬＣＬＣ共振タンクであってよい。共振タンクは、２つのインダクタ及び１つのキャパシタを含んでよい。整流器は、交流から直流への変換における使用のために構成されてよい。整流器は、シンクロナス又はアクティブ整流を実行するように制御されるように構成されているスイッチングネットワークを含んでよい。整流器は、パッシブ整流を実行するように制御されるように構成されているスイッチングネットワークを含んでよい。コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでよい。コントローラは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでよい。スイッチネットワークは、前記患者に送達されている電気治療電流のレベルを調整することにおける使用のために操作されるように構成されてよい。共振電気回路は、前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記治療電流制御ネットワークによって受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵することにおける使用のために構成されてよい。フィルタは、電気信号周波数フィルタリングにおける使用のために構成されてよい。極性制御ネットワークは、電流フローの方向の制御における使用のために構成されてよい。指定された波形は電気治療電流波形であってよい。電気治療波形は、除細動又はペーシングのためのものであってよい。
共振電気回路は、前記治療電流制御ネットワークによって前記エネルギー貯蔵キャパシタから受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵してよい。共振電気回路は、直列に接続された第１のインダクタと、並列に接続された第２のインダクタと、直列に接続されたキャパシタとを含んでよい。
方法は、前記患者に送達されている前記電気治療波形を経時的に連続調整するように治療電流制御ネットワークを操作する段階を含んでよい。方法は、エネルギー貯蔵キャパシタを充電する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタは、前記治療電流制御ネットワークと電気的に結合されており、前記エネルギー貯蔵キャパシタと電気的に結合されたバッテリを使用して前記患者に送達される電気治療電流を提供する際に使用される段階を備え、双方向充電制御ネットワークを使用して、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって貯蔵されているエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリによる貯蔵のために前記バッテリに戻す段階であって、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリ及び前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合されている段階を備えてよい。前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階は、共振タンクを有する前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階を含んでよい。方法は、除細動又はペーシングのために患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階を含んでよい。
患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスは、次の特徴のうちの１又は複数を含んでよい。デバイスは、共振タンクを含む共振電気回路を備えてよい。デバイスは、除細動又はペーシングのための電気治療波形を提供するように構成されてよい。デバイスは、前記患者に電気治療波形を送達するように構成されてよく、前記電気治療波形は、例えば、１～４００又は５０～２００ジュールの間のエネルギーを有する。デバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、例えば、立方センチメートル当たりに０．５～１．００、１．００～２．００、２．００～３．００、又は３．００～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに４．００～６．００ジュールのエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに４．００ジュールを超えるエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに６．００ジュールを超えるエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに０．５ジュール未満のエネルギー密度を有してよい。デバイスは、例えば、４００～１２００、２００～８００、又は１００～４００立方センチメートルの間の、前記ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、１００立方センチメートル未満の、前記ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、１２００立方センチメートルよりも大きい、前記ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、例えば、２５００～４０００、２７５０～３５００、又は３０００～３３００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有してよい。電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。デバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含んでよい少なくとも１つのスイッチングデバイスを備えてよい。スイッチネットワークは、複数のスイッチを含んでよく、前記スイッチの少なくとも一部は、例えば、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む。電子システムは、例えば、１５０～５００、２００～６００、３００～５００、又は３７５～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。電子システムは、１５０キロヘルツ未満のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。電子システムは、５００キロヘルツよりも大きいスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。デバイスは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの動作を制御するように構成されているコントローラを備えてよい。コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されてよい。前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの動作を制御するように構成されてよい。前記患者に送達される電気治療波形は、前記指定された電流波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達してよい。前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記デバイスのピークエネルギー効率は、例えば、少なくとも８０、８５又は９０パーセントであってよい。
以下、縮尺通りに描かれることを意図されていない添付図面を参照しながら、本開示の実施形態の様々な態様が議論される。図は、例示の目的並びに様々な態様及び例のさらなる理解のために含まれており、本明細書の一部に組み込まれてこれを構成するが、本開示の範囲を限定することは意図されていない。図面は、明細書の残りの部分とともに、説明され、特許請求される態様及び例の原理及び作用を説明するのに役立つ。図において、様々な図に図示されている同一又は略同一の構成要素は、類似の数字によって表されてよい。明確性の目的で、全てのコンポーネントが全ての図において表示されているとは限らない。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムを組み込んだ除細動器の使用の一例を示す図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムを組み込んだハンドヘルド除細動器の使用の一例を示す図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの説明的な例のブロック図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの説明的な例のブロック図である。
本開示の実施形態による、バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備える治療電流制御システムの説明的な例のブロック図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの説明的な例の概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの治療電流制御ネットワークの説明的な例を含む概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの治療電流制御ネットワークの説明的な例を含む概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムのコントローラの説明的な例の概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御のための方法の説明的な例のフロー図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる３素子共振タンク構成の例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる２素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる２素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる２素子共振タンク構成の例示的な概略図である。 本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる２素子共振タンク構成の例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御ネットワークにおいて使用することができる４素子共振タンク構成の概略的な例示の図である。
本開示の実施形態による、期間中に要求される電流を発生させないスイッチ構成を示す概念的な例示の図である。
本開示の実施形態による、期間中に完全な要求される電流を発生させるスイッチ構成を示す概念的な例示の図である。
本開示の実施形態による、期間中に部分的な要求される電流を発生させることに関連付けられたシグナリングのグラフ図である。
本開示の実施形態による、期間中に部分的な要求される電流を発生させることに関連付けられた例示的なグラフ図である。
本開示の実施形態による、期間中に要求される電流を発生させないことに関連付けられた例示的なグラフ図である。
本開示の実施形態による、期間中に完全な要求される電流を発生させることに関連付けられた例示的なグラフ図である。
ハードスイッチングに関連付けられたシグナリングの簡略グラフ図である。
ソフトスイッチングに関連付けられたシグナリングの簡略グラフ図である。
本開示の実施形態による、２つの異なる充電関連方法を示すフロー図を含む。
本開示の実施形態による、例示的な双方向充電制御ネットワークの概略図である。
図１０Ｂの双方向充電制御ネットワークの二次側の例示的なフルブリッジスイッチングモードの概略図である。
図１０Ｂの双方向充電制御ネットワークの二次側の例示的なハーフブリッジスイッチングモードの概略図である。
本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。 本開示の実施形態による、指定された波形に合致する様々な発生した電流波形のグラフ図である。
本開示の実施形態による、例示的な疑似共振治療電流制御システムのブロック図である。
本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムを使用して実施される方法のフロー図である。
本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムの例示的な概略図である。
図１４のシステム及び図１６のタイミング図に関連付けることができる、本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムを使用して実施される方法のフロー図である。
図１５のフロー図に関連付けることができる、本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムの動作に関する例示的なタイミング図である。
本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムによって生成することができる二相性直線波形のグラフ図である。
本開示の実施形態による、シングルドライバ回路を伴う患者リレーの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、デュアルドライバ回路を伴う患者リレーの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、双方向充電ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、双方向充電ネットワークのブロック図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができるトランス回路の例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる一次側スイッチの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる一次側アクティブクランプの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる一次側スイッチドライバの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる二次側ゲートドライバの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる二次側ゲートドライバの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる本開示の実施形態による二次側パッシブクランプの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、順充電パスを示す双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる順放電パスを示す双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる逆充電パスを示す双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、逆放電パスを示す、図２０に示されているネットワークに関連付けることができる双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図２２に示されているネットワークに関連付けることができる理想化充電波形のグラフ図である。
本開示の実施形態による、連続制御モード（ＣＣＭ）波形及び境界伝導モード（ＢＣＭ）波形のグラフ図である。
本開示の実施形態による、連続制御モード（ＣＣＭ）波形のグラフ図である。
本開示の実施形態による、ＣＣＭとともに使用される平均入力電流センス回路の例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、トランス回路と接続された第１の回路を含む双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、見かけのキャパシタンスの説明を含む、図３８に示されているような例示的なトランス回路の例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、第１の順モード電流フローの説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、第２の順モード電流フローの説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、第１の逆モード電流フローの説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、第２の逆モード電流フローの説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。
本開示の実施形態による、図４０～図４１に関連付けられた電流及び電圧波形のグラフ図を含む。
本開示の実施形態による、図４２～図４３に関連付けられた電圧波形のグラフ図を含む。
本開示の実施形態による、図３８の双方向充電制御ネットワークに関連付けられた電圧波形のグラフ図を含む。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの態様を組み込んでよい様々なデバイスのシステムのコンポーネントを示す概略図である。
本開示の実施形態による、治療電流制御システムの態様を組み込んでよい、患者モニタ及び治療用医療デバイスを含む、システムのコンポーネントを示す概略図である。
本明細書では、除細動又はペーシング等のために、指定された電流波形に従う電気治療パルスを発生させて患者に送達するためのシステム、装置、及び方法が提示される。
本明細書で説明される実施形態は、高い安全性、信頼性、正確性、及び精度で患者に送達するための電気治療パルス及び波形を発生させるためのシステム、方法、デバイス、及び回路を提供する。また、本開示の実施形態は、多種多様な所望の電気治療波形を発生させて患者に送達するために構築された電気回路トポロジーを提供し、送達され得る治療における大きな柔軟性を与える。また、これにより、様々な潜在的な使用のために広範な異なる電気治療波形の使用を探索する能力も提供することができる。またさらに、本明細書で説明される実施形態は、既存のシステム及びデバイスに対して、より高性能であることに加えて、より効率的で、より強力で、より軽量で、より小型で、より可搬性が高く、且つより安価でもあり得る除細動器等のデバイスの使用を提供又は可能にする。いくつかの実施形態において、既存のシステムに対して、より小さいサイズ、重量、又はコストで、より高い性能及び効率を有して、特徴の様々な以前には実現不可能であった組み合わせ及びバランスを、特定の使用又は実装に関する必要性に応じて取ることができる。このようなバランスは、例えば、特定の使用についての最小の必要な特定の性能又は電力パラメータと、最大サイズ又は使用のために実際的である重量との間のバランスを含むことができる。いくつかの実施形態において、このような使用は、ポータブル、ウェアラブル、若しくはハンドヘルド除細動器、又は他のデバイスの使用を含んでよい。
本明細書で説明されている実施形態の多くの利点は、既存のシステム及び技術と比較することによってその一部をさらに理解することができる。既存の除細動器は、例えば、次の通りに動作してよい。電気回路において、フライバックコンバータ等のパワーコンバータが、バッテリを使用した高圧キャパシタの充電に使用される。キャパシタ電流漏洩は、意図したエネルギーが患者に到達することを確実にするために、そのようなシステムにおいて全体的に低く維持されなければならないので、キャパシタは、そのような漏洩を十分最小限に抑えるか又はそれに対処するように十分なほど大きく重くなければならない。いくつかの実施形態は、高圧キャパシタに課されている最大電圧及びキャパシタンスの大幅な低減を可能にし、それにより、高圧キャパシタのサイズ及び重量の大幅な低減を可能にする。高圧キャパシタは、典型的な除細動器の総体積の相当なパーセンテージを占めるとともにキャパシタバルクに起因して除細動器パッケージ全体に最小断面寸法を課すので、本発明によって可能にされる高圧キャパシタにおけるサイズ低減によって、５０％の体積減少を超えるサイズ低減をもたらすことができる。
既存の除細動器の１つの例としては、複数の抵抗器を含む回路を備えるものが挙げられ、複数の抵抗器のセット又はサブセットは、特定の選択された抵抗器スケジュールに従って係合させ使用することができる。抵抗が係合され、初期患者インピーダンスが決定される。最初に決定された患者インピーダンスを含むパラメータ及びミリ秒の期間にわたって患者に送達されることになるエネルギーの所望の量に基づいて、患者に除細動パルスを送達するために、抵抗器の適切なシリーズが選択され利用される。エネルギーは、高圧キャパシタの放電によって提供される。除細動パルスの生成された波形は、抵抗器の利用可能な選択されたシリーズによって主に統制される。回路は、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）、ゲートドライバ、及び抵抗器等の相当な量の電子コンポーネントを要求する。過剰エネルギーは、高圧抵抗器内にオフロード又は「ダンプ」されて熱を生成し得る。
本開示の実施形態は、様々な利点を提供する。例えば、いくつかの実施形態は、高い正確性及び精度で広範且つ様々な波形を生成し送達することを可能にする。いくつかの実施形態は、任意選択で、治療波形の閉ループ制御を利用し、これには、例えば、患者への送達の全体にわたる、波形の、連続した、繰り返しの又は実質的にリアルタイムのモニタリング及び調整を含むことができる。波形は、例えば、多種多様な形状及び形式のうちのいずれかの指定された波形等に基づいて、送達中にモニタするとともにまた非常に正確に追跡又は合致されることができるので、種々様々な広い範囲の波形を発生させ送達することができる。いくつかの実施形態は、任意選択で、治療波形の非閉又は開ループ制御を利用し、これには、患者への所望の治療波形の送達をもたらすために広範な試験、ベリフィケーション、及びバリデーション手順を通して事前に定められた電気的実行の事前に設定されたスケジュール又は構成を含むことができる。いくつかの実施形態において、共振電気回路ベースのシステム又は回路トポロジーは、高い制御度及び正確性を可能にする。いくつかの実施形態において、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ材料は、提供される波形の正確性及び精度を高めることを含む性能をさらに高める。患者に提供されることになる選択された特定の波形は、患者への治療効果及びリスクの低減の両方を最適化することにおいて重要であり得るので、選択された波形を厳密に提供することが可能であることも同様に重要であり得る。
いくつかの実施形態は、多くの既存のシステムと比較して、より優れた全体性能及び効率をさらに提供する。例えば、閉又は非閉ループ制御の態様において、例えば、共振タンク又は他の共振電気回路の使用、ソフトスイッチングの使用、及びワイドバンドギャップ材料の使用が、システム性能及びエネルギー効率に寄与し得る。また、本明細書で説明される実施形態は、より小さいサイズ若しくは重量でより優れた性能及び効率を、又は、所与のサイズ、重量、若しくはコストでより優れた性能及び効率を提供し得る。これらの属性は、さらに、可搬性、利用可能性、又は迅速利用可能性等の面に関して、しばしば数秒までにさえ減少した迅速利用可能性が重要であるか又は救命的でさえあり得る状況で、大きな実用上の利点を潜在的ユーザに提供することができる。
いくつかの実施形態において、システムの閉ループ動作が用いられる場合、そのような動作は、波形の生成及び送達中のモニタリング及び制御を可能にすることによって、患者リスクの低減を促進し得る。例えば、いくつかの予期されない状態によって、送達中の波形に計画されていない不所望な変化が引き起こされる場合、モニタリング、制御及び調整によって、いかなるそのような逸脱も検出及び防止、軽減、又は迅速／即時の修正を有効に行うことが可能になる。また、閉ループ電流制御実施形態における、共振電気回路ベースのシステム及び回路トポロジーの使用によって、波形の送達中に、予期されない展開を検出して対処するか、又はさらに対処することが可能になる。しかしながら、十分なベリフィケーション及びバリデーション設計制御を適所に配置すれば、本明細書で説明される実施形態は、本開示の態様に従ってシステムの非閉又は開ループ動作を実装することも可能にする。
また、本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、本質的に安定である。またさらに、いくつかの実施形態は、以前の実装よりも患者への電気治療送達のためのより高い帯域幅及びより高いダイナミックレンジを提供する。上で言及されたもの等の様々な高性能属性は、共振電気回路ベースの電気回路トポロジーの使用、ソフトスイッチングの使用、及びワイドバンドギャップ材料の使用を含む、これらの態様に寄与することができる。例えば、本明細書で詳細に説明される図１１Ａ～図１１Ｄは、波形を広範なエネルギーレベルにわたって優れた正確性で追跡し合致させるいくつかの実施形態の能力を示している（例えば、図１１Ａ～図１１Ｄにおいて示されているように、直線二相性波形が、それぞれ２００ジュール及びほんの１ジュールのエネルギーレベルで合致される）。
いくつかの実施形態は、患者に電気治療波形を送達することにおいて、患者に送達されるエネルギーに対してシステムによって使用されるエネルギーに基づいて測定され得る８０パーセント、８５パーセント、若しくは９０パーセント又はそれを超えるピーク効率を提供するシステムを提供する。さらに、いくつかの実施形態は、指定された波形のエネルギーの量とは１５パーセント、１０パーセント、５パーセント若しくは３パーセント以下だけ異なる、又は０．１％～１５パーセント、１０パーセント、５パーセント若しくは３パーセントのうちのいずれか以下だけ異なる、又は、例えば、エネルギーの指定された量より３ジュール以下だけ多い若しくは少ないエネルギーの量を患者に送達する。さらに、いくつかの実施形態は、性能又は効率の所与の要求レベルに関して、既存のシステムで可能であるよりも概して小型、軽量で、少数の小さな電気コンポーネントを伴う、より安価なデバイスにして実装することができるデバイスを提供する。またさらに、本開示の実施形態において、例えば、生成及び送達中に波形のモニタリング及び調整によって逸脱を修正するシステムの能力に起因して、開ループシステムに対して、より精度の低い又は「厳格」でないシステムキャリブレーションが必要でなくなり得るか又は必要に応じたものになり得る。
いくつかの実施形態において、以前から知られている電気治療回路を改善でき、それによりプリント基板（ＰＣＢ）面積を大幅に低減させ、ひいては除細動器の総体積及び重量を低減させることができる。
本開示のいくつかの実施形態は、患者に送達されている電気治療波形の任意選択の「閉ループ」制御のための回路トポロジー及び技術を利用する。例えば、いくつかの実施形態において、送達されている波形は、高い正確性及び精度で指定された波形に合致するように、その送達中に制御又は調整することができる。したがって、治療電流制御ネットワークは、患者に印加されている電流を能動的に検知又はさもなければ測定し、続いて、指定された波形を実質的に追跡するために電流のレベルを制御（例えば、増大又は減少）してよい。閉ループトポロジーは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ベースのコントローラ等のコントローラを備えてよく、これは、潜在的に他のものの中でも、治療電流制御ネットワークの少なくとも一部の動作を制御する。いくつかの実施形態による治療電流制御ネットワークは、本明細書でさらに説明するように、共振タンク、又は他の共振電気回路を有する。コントローラは、潜在的に他のものの中でも、治療電流制御ネットワークの少なくとも１つのスイッチの少なくとも一部の動作を制御して、指定された波形に合致するように患者への送達時間にわたって波形を調整してよく、時間は、典型的にはミリ秒のオーダーである。コントローラは、波形を調整する際に又は他の場合に、整流器又はシステム全体の他のコンポーネント等、治療電流制御ネットワークの他のコンポーネントも制御してよい。いくつかの実施形態において、本明細書でさらに説明されるように、治療電流制御ネットワークにおける、共振タンク又は他の共振電気回路の使用は、所与の量のスイッチング損失でのより高速なスイッチングを可能にすることによることを含む、高い性能及び効率を可能にする。本明細書で説明されている実施形態の閉ループトポロジーは、より高い全体性能及び効率、生成又は再生成することができる波形に関するより優れた柔軟性、生成される熱がより少なく、ひいては要求される冷却システムがより小さいこと、より少数且つより小さな電気コンポーネント（それにより、システムの信頼性を高めることができる）、より小さなフットプリント、より優れた可搬性、より長いバッテリ寿命、並びに低減されたコスト等の、既存のトポロジーに優る多くの利点を提供し得る。上で説明したように、本開示の実施形態は、非閉ループ制御トポロジーを実装してもよいが、これは、事前に定められることになる治療波形のために適切なベリフィケーション及びバリデーション設計制御を適所に配置すれば、十分に有効且つ安全であり得る。
さらに、いくつかの実施形態は、図９を参照する等して本明細書でさらに説明するように、ソフトスイッチング、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）又は実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を利用し、スイッチング損失をさらに低減するとともに効率を高める。一般に、ソフトスイッチングは、略ゼロ電流又は略ゼロ電圧でのデバイスターンオン及びターンオフのタイミングを制御すること含むことができ、したがって、電流及び電圧波形の交差部を最小限に抑え、これにより、さらにスイッチに関連付けられるエネルギー損失を最小限に抑える。さらに、いくつかの実施形態において、ソフトスイッチングの利用によって、より高いシステム性能のために低減された又は低い電磁干渉（低ＥＭＩ）が可能になる。
さらに、いくつかの実施形態は、ＳｉＣ若しくはＧａＮ、又は他のもの等のワイドバンドギャップスイッチコンポーネント材料を使用し、より高い帯域幅及びより高速なスイッチングを可能にすることよって性能及び効率を高め、その結果、スイッチング損失を最小限に抑えるとともに、高圧デバイスの使用が可能になる。
次の表、すなわち表１は、本開示のいくつかの実施形態による除細動器の例の態様に対する、いくつかの既存の除細動器の態様の例の全般的で非限定的である例示的な比較を提供する。
表１－除細動器／システムのタイプの例の比較
Figure 2023528159000002
表１は、限定することは意図されておらず、むしろ、例示的な除細動器及びシステムの比較を提供することが意図されていることに留意されたい。システム（１）は、既存の治療制御システムの一例である。システム（２）は、標準的な（ワイドバンドギャップではない）材料が使用される、本明細書で説明されるいくつかの実施形態による例示的な治療制御システムである。システム（３）は、ワイドバンドギャップ材料が使用される、本明細書で説明されるいくつかの実施形態による例示的な治療制御システムである。
表１は、例示的なシステムの様々な態様の互いに対する全般的な比較を提供する。具体的には、行１は、使用されるスイッチのタイプを比較する。行２は、利用されるＨブリッジスイッチの数を比較する。行３は、高圧コンポーネントデバイスが利用され得るか否かを示す。行４は、エネルギー貯蔵キャパシタ又は高圧キャパシタからの過剰な又は使用されないエネルギーの少なくとも一部をダンプするために抵抗器が使用されるか否かを示す。行５は、相対的な推定価格を示している。行６は、相対的なエネルギー効率を比較している。行７は、相対的なフィルタサイズを比較している。行８は、各システムを利用する除細動器の相対的なサイズを比較している。行９は、各システムにおいて使用されるエネルギー貯蔵キャパシタ又は高圧キャパシタの相対的なサイズを比較している。
さらに、いくつかの実施形態は、１又は複数の平面トランスを使用してよい。いくつかの実施形態において、銅線コイルの代わりに、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に印刷されてよいフラット巻線を使用することによって、関連デバイスの高さが低減され得、したがって、デバイス全体のサイズ又はフットプリントも潜在的に低減され得る。いくつかの実施形態において、平面トランスもまた、例えばキャパシタンス、出力、及びアスペクト比等の精密な電気特性の提供に関して、利点を提供し得る。
またさらに、いくつかの実施形態は、双方向電源を利用する。バッテリは、エネルギー貯蔵キャパシタ等のエネルギー貯蔵デバイスを充電するのに使用されてよく、これは、次に、電気治療波形のための電流を提供するのに使用される。しかしながら、過剰エネルギーを１又は複数の抵抗器にダンプする代わりに、双方向電源は、貯蔵されたキャパシタエネルギーの少なくとも一部がバッテリにおける貯蔵のためにバッテリに戻ることを可能にしてよい。１又は複数の抵抗器におけるエネルギーダンピングに対して、これは、エネルギーの浪費を減らし、熱の生成を減らし、バッテリ寿命を延長し、又は、利用可能な除細動サイクル若しくはバッテリの再充電が要求されるまでの他の使用を増やすことができる。いくつかの実施形態において、本明細書でさらに説明されるように、共振タンク又は他の共振電気回路を備えるネットワークが、バッテリとエネルギー貯蔵デバイスとの間の効率的な双方向性エネルギー移送のために利用されてよい。例えば、本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、本明細書で図２Ｃ及び図１０Ａ～図１０Ｄを参照しながら説明されるような、双方向充電制御ネットワークを利用してよい。
本明細書で説明されるいくつかの実施形態において、多くのＳＣＲが４つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）によって置き換えられてよく、これにより、プリント回路基板（ＰＣＢ）レイアウト面積が大幅に低減され、それにより除細動器の総体積が低減される。さらに、本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、一般に高圧デバイスの使用を可能にし、システム性能の総レベルを高め得る。本明細書で説明されるシステム及びデバイスのいくつかの実施形態は、既存のシステム及びデバイスよりも低コストで生産され得る。ワイドバンドギャップ材料の利用によって、コストが増加し得るが、コストはそれでもなお既存のシステムのコストよりも低い。いくつかの実施形態は、より高いエネルギー効率（ワイドバンドギャップ材料を使用すると最も高くなり得る）及びより小さな合計サイズ、フィルタサイズ、及びエネルギー貯蔵キャパシタサイズ（ワイドバンドギャップ材料を使用すればこれらの全てが最も小さくなり得る）を含む、既存のシステムに優る利点を含む。さらに、いくつかの実施形態において、信号追跡は、ワイドバンドギャップ材料の使用によって促進される高速スイッチングを使用すれば最も正確且つ精密である。
いくつかの実施形態において、送達中の連続且つ実質的にリアルタイムでの波形のモニタリング及び制御は、既存の治療制御システムに優る安全性の利点を提供する。例えば、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に従って閉ループ制御が用いられる場合、送達された波形の所望の波形へのより正確且つ精密な合致が生じ得る。所望の波形は、最適な効能及び安全性のために選択又は決定され得るので、より良好な合致は、より優れた効能及びより優れた安全性を意味することができる。さらに、特定の安全上の危険が既存の治療制御システムにおいてときどき発生する可能性があるが、本明細書で説明される治療制御システムの実施形態では、これを回避することができる。本明細書で、「患者」という用語は、人であるか若しくは動物であるか、又は除細動試験機器の形態における模擬患者であるかにかかわらず、任意の個体であって、そのような個体が医療又はヘルスケア状況又は環境内にあるか否かにかかわらず、本明細書で説明される実施形態に従って電気治療パルス又は波形が送達され得る任意の個体を含むように広く意図されている。波形が指定された波形に合致するように発生されるが患者に送達されない場合がある、又は、経験的／検査室的設定、訓練設定及び／若しくは製造設定等における試験若しくはシミュレーションの目的で使用され得る実施形態が含まれることに留意されたい。本明細書で、「パルス」という用語は、広く解釈されることが意図されており、例えば他のものの中でも、バーストの様々なタイプのいずれか、並びに、波形の任意のタイプ若しくは形状又は特定の波形を含むことができることにさらに留意されたい。
本明細書で開示される実施形態によれば、デバイス又はデバイスのコンポーネントは、既存のシステムを使用して実現可能であり得るよりも高いエネルギー密度を備えてよい。本明細書で、「エネルギー密度」という用語は、デバイスのサイズに対する、デバイスによって電気治療パルス又は波形等を介して患者に送達される又は送達可能なエネルギーの量を指す。デバイスは、例えば、除細動器又はモバイル除細動器であってよい。本明細書に開示されている実施形態の様々な態様及び特徴は、高エネルギー密度を可能にすることに寄与し得る。これらの態様は、例えば、本明細書で説明されるように、デバイス又はコンポーネントの仕様及び構成、平面トランスの使用、高圧デバイスの使用、電気治療パルス又は波形の生成及び送達のための方法及びシステムの使用、全体回路トポロジー、閉ループ治療電流制御システムの任意選択的な使用、治療電流制御システム内でのコントローラの使用、治療電流制御ネットワークの使用、治療電流制御ネットワーク内での共振電気回路又は共振タンクの使用、双方向電源の使用、双方向電源内での共振電気回路の使用、シンクロナス又はアクティブ整流の使用、高速スイッチングの使用、ソフトスイッチングの使用、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）の使用、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）の使用、並びに炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップスイッチング材料の使用を含んでよい。
いくつかの実施形態は、次の特徴のうちの１又は複数を含んでよい、患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスを提供する。デバイスは、共振タンクを含む共振電気回路を備えてよい。デバイスは、除細動又はペーシングのための電気治療波形を提供するように構成されてよい。デバイスは、患者に電気治療波形を送達するように構成されてよく、電気治療波形は、例えば、１～４００又は５０～２００ジュールの間のエネルギーを有する。デバイスは、ハウジングによって画定されている容積に対する患者に送達されることになる電気治療波形のエネルギーによって与えられる、例えば、立方センチメートル当たりに０．５～１．００、１．００～２．００、２．００～３．００、又は３．００～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに４．００～６．００ジュールのエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに４．００ジュールを超えるエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに６．００ジュールを超えるエネルギー密度を有してよい。デバイスは、立方センチメートル当たりに０．５ジュール未満のエネルギー密度を有してよい。デバイスは、例えば、４００～１２００、２００～８００、又は１００～４００立方センチメートルの間の、ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、１００立方センチメートル未満の、ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、１２００立方センチメートルよりも大きい、ハウジングによって画定されている容積を有してよい。デバイスは、例えば、２５００～４０００、２７５０～３５００、又は３０００～３３００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有してよい。電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。デバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含んでよい少なくとも１つのスイッチングデバイスを備えてよい。少なくとも１つのスイッチ又はスイッチネットワークは、複数のスイッチを含んでよく、スイッチの少なくとも一部は、例えば、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む。電子システムは、例えば、１５０～５００、２００～６００、３００～５００、又は３７５～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。電子システムは、１５０キロヘルツ未満のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。電子システムは、５００キロヘルツよりも大きいスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有してよい。
図１Ａ及び図１Ｂは、患者１０５、１１５に電気治療除細動電流を提供するために治療電流制御システム１０３、１１３を用いる、除細動器１０２、１１２の使用１００、１１０の例を示している。共振電気回路及び／又は閉ループ治療電流制御の使用は、より小型、より軽量、より可搬性が高い又はより安価な除細動器の使用も可能にしながら、既存のシステムよりも優れた安全性、正確性、及び精度での患者への電気治療波形の送達を可能にし得る。さらに、治療電流制御システムは、患者に送達されることが所望され得る波形を含む多種多様な波形の生成及び送達を可能にし得る。図１Ａ及び図１Ｂには示されていないが、いくつかの状況において、電気治療は、胸骨圧迫、ベンチレーション、又は薬剤治療等の他の治療と並行して又は組み合わせて提供されてよいことに留意されたい。例えば、心停止プロトコル中、救助者は、胸骨圧迫及びいくつかの場合ではベンチレーション、それに続く、心臓に除細動ショックが必要か否かを決定するためのＥＣＧ分析の期間の形態等での、心肺蘇生法（ＣＰＲ）を送達し得る。本明細書で説明される実施形態は、所望の電流波形に従ったそのような除細動ショックを発生させるためのコンパクトで効率的な電気回路トポロジーを提供する。
より具体的には、図１Ａは、治療電流制御システム１０３を組み込んだ除細動器１０２の使用の一例１００を示している。使用の様々な方法が可能であるが、示されている方法では、患者１１５の心臓を通る除細動電流の送達のために、患者１０５の胴部上に２つの電極１０４が配置され配向されている。除細動器１０２は、ハンドル１０６を有するキャリングケース１１０と、タブレット、センサアクセサリ（例えば、血圧カフ、電極）、及び／又は除細動器１０２と協働して使用されるように適合され得る他の電子デバイス等の周辺機器を格納するために使用されてよいサイド格納ポケット１０８とを備える。除細動器１０２は、患者１０５に除細動電気治療を提供するために除細動器を使用しているヘルスケア提供者又は他のユーザが使用するためのモニタ１０７も備える。除細動器１０２及び任意の周辺電子デバイスは、１つ又は複数の有線又は無線接続を介して１又は複数のネットワーク１０１に接続されてよい。１又は複数のネットワークに接続されてよい除細動器及び他のデバイス等の医療デバイスの詳細は、図１２～図１３を参照して提供される。
治療電流制御システム１０３は、除細動器１０２のハウジング１０９内に部分的に又は完全に収容される電子回路及びコンポーネントを含んでよい。例示的な閉ループ治療電流制御システムの詳細は、図２～図５及び図１２～図１７を参照することを含め、本明細書で提供されている。除細動器１０２及び治療電流制御システム１０３は、患者１０５に電気治療除細動波形を送達することに使用されてよい。
図１Ｂは、ヘルスケア提供者又は他のユーザ１１８によって使用されている、治療電流制御システム１１３（本開示の様々な実施形態において、非閉ループ及び閉ループ治療電流制御システムが用いられてよい）を組み込んだ、モニタ１１６を有するハンドヘルド除細動器１１２の使用１１０の一例を示している。示されているように、患者１１５の心臓を通る除細動電流の送達のために、患者１１５の胴部に２つの電極１１４が配置される。除細動器１０２及び任意の関連付けられた周辺電子デバイスは、有線又は無線接続を介して１又は複数のネットワーク１１１に接続されてよい。本明細書で議論されるように、本開示の回路トポロジーの実施形態は、安全で有効な除細動コンポーネントを、タブレット、電話、又は他のポータブルデバイス等のモバイルコンピューティングデバイスに統合する能力を提供する。そのようなシステムによって、一般大衆及び緊急医療サービス（ＥＭＳ）がこのようなデバイスによりアクセスしやすくなり得る。さらに、心臓医療イベント中、患者に対して処置を即時に開始することが救助者にとって最重要である。したがって、説明される実施形態は、重く且つ場合によっては扱いにくい機器を患者まですぐに搬送することを必要とせず、患者に到達するまでのＥＭＳ人員の貴重な時間を節約することに役立ち得る。さらに、このような実施形態は、タブレット又は電話ほどに小さいポータブルコンピューティングデバイスに統合され得るので、素人のユーザがハンドヘルド除細動器１１２を装備可能であるか又はさもなければそれに容易にアクセスし得る。これにより、ＥＭＳ又は他の訓練された人員がシーンに到着するかなり前に、医療緊急事態のすぐ近傍にいる人が、処置を開始することが可能になる。
治療電流制御システム１１３は、ハンドヘルド除細動器１１２のハウジング１１７内に部分的に又は完全に収容される電子回路及びコンポーネントを含んでよい。ハンドヘルド除細動器１１２及び治療電流制御システム１１３は、患者１１５に電気治療除細動波形を送達することにおいて使用される。いくつかの実施形態において、治療電流制御システムの使用は、要求される性能又は電力パラメータの所与のセットに関して、除細動器等の関連デバイスをより小型に、より軽量にすることができる。例えば、本明細書でさらに説明されるように、本開示の実施形態は、一般に従来の除細動器と関連付けられる大きな抵抗器又はかなりのサイズの高圧キャパシタ等の嵩張るコンポーネントを要求しない。いくつかの場合において、これにより、ポータブル、ウェアラブル、若しくはハンドヘルド除細動器又は他の電気治療デバイスが、例えば既存のシステムでは実際的又は可能でない場合がある十分な性能又は電力パラメータを有することを可能にすることができる。
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、例えば、除細動器、ペースメーカ、又はポータブルデバイスを含み得る他の電気治療デバイスにおいて使用することができる、本開示の例示的な治療電流制御システム２００、２５０、２７５のブロック図である。
図２Ａでは、様々な実施形態において閉ループ又は非閉ループであり得る治療電流制御システム２７５は、治療電流制御ネットワーク２０２と電気的に結合された電源２８１を備える。電源２０１は、患者２０７への電気治療電流の送達前にバッテリ又は他の電力源等によって充電され得る高圧キャパシタ等のエネルギー貯蔵デバイスであるか又はそれを含んでよい。様々な実施形態において様々なタイプのキャパシタを使用することができ、これには、例えば、フィルムフォイルキャパシタ又は金属化フィルムキャパシタ、及び、例えば、他のものの中でも、アルミニウム電解キャパシタ、セラミックキャパシタ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、タンタル又はニオブを含む様々な材料を利用したキャパシタが含まれ得る。
治療電流制御ネットワーク２８６は、少なくとも１つの電流制御スイッチ２８２（例えば、治療電流を制御するための１又は複数のスイッチ及び／又はスイッチネットワーク）と、共振タンク又は他の共振電気回路２８３と、コントローラ２８５とを有してよい。コントローラ２８５への入力は、指定された電流波形２８４を含んでよい。コントローラの実施形態の例は、例えば、図２Ｃ及び図３を含む様々な後の図を参照しながら提供される。様々な実施形態において、治療電流制御ネットワーク２０２は、発生され患者に送達される電気治療波形等に関する、閉又は非閉ループ電流制御を有してよい。いくつかの非閉ループシステムは、選択された事前設定スケジュール（例えば、治療電流送達を制御するためにスイッチが使用される場合に、事前に定められたスイッチングスケジュール又はルックアップテーブルに従って）、及び／又は、指定された波形又は波形のタイプに対応するように送達される波形を形状付ける一連の抵抗器を利用してよい。例えば、共振電気回路又は共振タンクを有する非閉ループ治療電流制御ネットワークにおいて、治療電流制御ネットワークを介して患者に送達されることになる、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される電流は、共振電気回路又は共振タンクを通って流れてよい。
共振タンク２８３は、いくつかの実施形態において、共振タンクの共振周波数又は周波数レンジで振動するエネルギーを貯蔵する電気共振器として機能する１又は複数のインダクタ及び１又は複数のキャパシタを含んでよい。治療電流制御ネットワークにおいて使用され得る共振タンク構成の非限定的な例は、図６Ａ～図６Ｖに提供されている。様々な実施形態において、共振タンクは、他のエネルギー貯蔵構成では生じ得るエネルギーの全体損失又は散逸を最小限に抑えるか又はさもなければ低減させるように、エネルギーを有効に貯蔵するのに有益であり得る。このことは、短期間にわたって相当な量のエネルギーが貯蔵及び放出される除細動の状況において有利であり得る。共振タンクの他の態様及び利点、並びに、様々な電気コンポーネント及び構成を含む治療電流制御システム及びコントローラの他のコンポーネント及び態様は、例えば、図２Ｂ及び図１２を含む他の図を参照しながら説明される。
様々な実施形態において、治療電流制御ネットワーク２０２の電源２８１は、双方向充電制御ネットワークを含んでも含まなくても又はそれを使用してもしなくてもよく、その実施形態は、図２Ｃ及び図１０Ａ～図１０Ｄを含む図に関連して詳細に説明され、例えば、バッテリ及び電源のエネルギー貯蔵キャパシタ等に関連して使用され得る。
図２Ｂは、治療電流制御システム２００の説明的な例のブロック図である。治療電流制御システム２００は、治療電流制御ネットワーク２０２と電気的に結合された電源２０１を備える。電源２０１は、患者２０７への電気治療電流の送達前にバッテリ又は他の電力源等によって充電され得る高圧キャパシタ等のエネルギー貯蔵デバイスであるか又はそれを含んでよい。様々な実施形態において様々なタイプのキャパシタを使用することができ、その例は、図２Ａを参照しながら説明される。
治療電流制御ネットワーク２０２は、少なくとも１つの電流制御スイッチ２０３と、共振タンク２０４と、整流器２０５と、フィルタ２０６とを有してよい。例示的な対応する治療電流制御ネットワークのコンポーネントは、本明細書で図４Ａを参照しながら詳細に説明される。
概して、例として且つ限定せずに、治療電流制御ネットワーク２０２のコンポーネントは、次の通りに構成されるか又は機能してよい。少なくとも１つの電流制御スイッチ２０３は、電源２０１から治療電流制御ネットワーク２０２のセクションを通って最終的に患者２０７に至るまでの電流の流れを制御するハーフブリッジ又はフルブリッジ等の１又は複数のブリッジ回路を含むスイッチネットワークを含んでよい。以下で説明するように、コントローラ２１２は、治療電流制御ネットワーク２０２の少なくとも１つの電流制御スイッチ２０３の少なくとも一部の動作を制御してよく、患者２０７に送達されている電流のレベルを制御又は調整するために、整流器２０５若しくはフィルタ２０６、又はシステム２００の他のコンポーネントを含む治療電流制御ネットワークの他のコンポーネントを制御してよい。
いくつかの実施形態において、共振タンク２０４は、共振タンクの共振周波数又は周波数レンジで振動するエネルギーを貯蔵する電気共振器として機能する１又は複数のインダクタ及び１又は複数のキャパシタを含んでよい。治療電流制御ネットワークにおいて使用され得る共振タンク構成の非限定的な例は、図６Ａ～図６Ｖに提供されている。様々な実施形態において、共振タンクは、他のエネルギー貯蔵構成では生じ得るエネルギーの全体損失又は散逸を最小限に抑えるか又はさもなければ低減させるように、エネルギーを有効に貯蔵することは有益であり得る。このことは、短期間にわたって相当な量のエネルギーが貯蔵及び放出される除細動の状況において有利であり得る。
整流器２０５は、交流を直流に変換するのに使用されてよい。整流器は、パッシブ整流器であってよく、又は、それは、パッシブ整流器よりも効率的であり得る、アクティブ又はシンクロナス整流を実行するためのアクティブ又はシンクロナス整流器であってよい。ダイオードは、パッシブ整流において使用されてよく、ここで、閾値電位に到達すると、電流は有効に一方向に流れることが可能になる。代替的に、アクティブ又はシンクロナス整流において、ダイオードは、能動的に制御されるスイッチによって置き換えられてよく、これは、制御されたタイミングに従ったスイッチのアクチュエーション時に電流が流れることを可能にする。
フィルタ２０６は、例えば、特定の周波数がネットワークを通過することを可能にし、それにより、電流制御ループの帯域幅特性を変化させることによって、電気信号周波数フィルタリングにおいて使用されてよい。
図２Ｂの説明的な実施形態において、治療電流制御ネットワーク２０２は、患者２０７への電流の送達のために患者２０７に、及び、単独で又は他の利用可能な情報と組み合わせて患者への電流フローを示し得る回路の１又は複数の電気パラメータを検知するように構成されている１つの電気パラメータセンサ２０８（又は１つよりも多い）に電気的に結合されている。いくつかの例において、電気パラメータセンサ２０８は、患者への電流の送達の期間中にこの期間にわたって、患者２０７に出力された電流を検知するように構成されている。他の例において、電気パラメータセンサ２０８は、電圧を検知するように構成されている。
検知された電気パラメータに対応する信号２０９は、電気パラメータセンサ２０８と電気的に結合されたコントローラ２１２によって受信され、この検知された信号は、患者への電流の送達の期間にわたって変化し得る。患者に送達される電流を示す信号を測定又は検知するための様々な他のタイプのセンサが用いられてよいことが理解され得る。検知された電気パラメータを示す信号２０９は、患者への出力回路ノードを横切る電流及び／又は電圧（例えば、電流／Ｉセンス３０９又は電圧／Ｖセンス３１０）を検知する形態を取ってよい。いくつかの例において、コントローラ２１２は、次に、電流及び／又は電圧測定に少なくとも部分的に基づいて、出力された電流を決定してよい。様々な実施形態において、患者２０７に出力された電流に関連付けられた電流及び／又は電圧、並びにコントローラ２１２によって受信され利用され得る検知された電流及び／又は電圧に対応する１又は複数の信号を検知するために、電流及び／又は電圧センサも含まれ、患者と結合されてよい。
いくつかの実施形態において、コントローラは、信号を利用し比較してよく、及び／又は、いくつかの実施形態において、信号に関連付けられたパラメータが、関連付けられた信号等に少なくとも部分的に基づいて、導出、計算、生成、若しくは取得されるとともに利用若しくは比較されてよく、又は、信号及びパラメータの両方の何らかの組み合わせが利用され比較されてよい。いくつかの実施形態において、コントローラがこのようなパラメータを導出、計算、又は生成してよいが、いくつかの実施形態において、このようなパラメータは、少なくとも部分的にコントローラの外部で導出、計算、又は生成されてよい。さらに、いくつかの実施形態において、このようなパラメータ（又は信号）は、コントローラ内で取得されてよく、及び／又は、例えば、コントローラがこれらを要求することによって及び／又はコントローラに入力されるパラメータ（又は信号）によって、コントローラの外部から取得されてよい。さらに、いくつかの実施形態において、患者２０７への電流の送達中、波形の送達中に僅かに変化する場合がある患者２０７のインピーダンスは、モニタされてよく、関連付けられた情報は、所望の波形が可能な限り正確に合致され患者に提供されることを確実にするために、必要とされる場合に必要に応じて、電気治療の送達を適切に調整するように、コントローラ２１２によって利用されてよい。多くの既存のシステムは、患者への波形の送達中に生じ得る患者インピーダンスの変動に関する情報をモニタし利用することができず、したがって相応に波形を調整することができないので、このことは、本開示のいくつかの実施形態の利点であり得る。さらに、いくつかの実施形態において、他の生理学的患者パラメータを検知及び／又はモニタしてよく、取得された情報は、生成されて患者に送達される波形を決定又は最適化する際にコントローラによって利用されてよい。開ループシステムにおいて、患者インピーダンスは、波形の送達中に連続して能動的にモニタされ利用されず、むしろ波形を較正するために単一の時点で測定されることに留意されたい。
指定された波形２１４は、患者２０７への電気治療電流の送達前に又は送達中に、コントローラ２１２に入力される。破線の円２１６によって概念的に示されているように、コントローラ２１２は、患者２０７に送達されているときに電気治療波形の閉ループ制御を任意選択で提供することに使用されてよい。この状況で使用される場合、コントローラ２１２は、実際に、送達の期間中、その期間にわたって、患者に送達されている電流波形を（例えば、受信信号２０９を利用することによって）モニタし調整してよい。患者２０７への電気治療電流の送達の（典型的にはミリ秒のオーダーの）時間にわたるサイクル的な繰り返しの形式で、送達中に変化し得る受信信号２０９に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ２１２は、指定された波形２１４に可能な限り緊密に合致するように患者に送達されている電流を連続的に調整してよい。特に、コントローラ２１２は、潜在的に他のものの中でも、患者２０７に送達されている電流のレベル又は波形を制御又は調整するために、治療電流制御ネットワーク２０２の少なくとも１つの電流制御スイッチ２０３の少なくとも一部の動作を制御してよい。様々な実施形態において、コントローラ２１２は、例えば、所望の電気治療波形に従った電流送達をもたらすためにスイッチ制御が事前構成されているルックアップテーブル等の事前に設定されたスケジュールに従って電気治療波形が事前に定められている、非閉ループ制御形式で動作する。
図２Ｃは、バッテリ２１５と双方向充電制御ネットワーク２１６とを備える例示的な治療電流制御システム２５０のブロック図である。この説明的な実施形態において、双方向充電制御ネットワーク２１６は、双方向充電制御スイッチネットワーク２１７と、共振タンク２１８又は他の共振電気回路と、整流器２１９と、フィルタ２２２とを有する。例示的な双方向充電制御ネットワークの詳細は、本明細書で図１０Ａ～図１０Ｄを参照しながら提供される。共振タンク２１８を有する双方向充電制御ネットワーク２１６が示されているが、他の実施形態において、例えば、バック－ブースト又はフライバックコンバータ等の共振タンクを有しない他のタイプのパワーコンバータを、双方向充電において使用することができる。しかしながら、共振タンクベースの双方向充電制御ネットワーク２１６は、バッテリ２１５とエネルギー貯蔵キャパシタ２２３との間でエネルギーが移送されるようにより高い効率を提供し得る。
双方向充電制御ネットワーク２１６は、バッテリ２１５又は潜在的に異なる電力源によるエネルギー貯蔵キャパシタ２２３の充電の促進、及び、エネルギー貯蔵キャパシタ２２３からバッテリ２１５へのエネルギーの戻しの両方において使用され、その貯蔵寿命を延長させるようにバッテリ２１５への充電を提供する。様々な実施形態において、閉又は非閉ループ電流制御システムとともに又はそれにおいて使用され得る、双方向充電制御ネットワークが提供される。エネルギー貯蔵キャパシタ２２３は、電気治療波形を発生させて患者に送達するためのエネルギーを提供することにおける使用の前に充電される。双方向充電制御ネットワーク２１６は、そのような過剰エネルギーの少なくとも一部を、バッテリ２１５に貯蔵されるように、エネルギー貯蔵キャパシタ２２３からバッテリ２１５に戻すことにおいて使用されてよい。これにより、浪費及び生成される熱を低減するとともに、バッテリ寿命を増大させ、バッテリを再充電するまでに利用可能なバッテリの使用を増大させ、又はより小さなバッテリの使用を可能にすることができる。そのため、それは、例えば、特定の使用又は性能要件若しくは最小性能要件の所与のセットに関して適切又は必要であり得るような、増大したシステム効率及び潜在的により小型でより軽量なシステムサイズ、より小さな冷却システム及びより小さなバッテリサイズに寄与することができる。例えば、使用されないエネルギーがエネルギー貯蔵キャパシタからダンプされるシステムは、システムの他の部分に悪影響を及ぼさないようにこの動作の影響に対処するのに専用の回路コンポーネント（例えば、抵抗器、ヒートシンク）を要求する。したがって、双方向充電制御ネットワークは、さもなければ非効率性及び空間制約につながり得るそのような追加のコンポーネントを内蔵する必要性を軽減し得る。
治療電流制御ネットワーク２３８は、エネルギー貯蔵キャパシタ２２３と電気的に結合されており、少なくとも１つの電流制御スイッチ２２４と、共振タンク２２５と、整流器２２６と、フィルタ２２７と、極性制御素子２２８とを有する。極性制御素子２２８は、電流フローの方向の制御において使用されるためのものであってよい。それは、電流が２方向に患者を通過する場合に治療上有益であり得る。例えば、除細動の場合において、極性制御素子２２８は、放電中に電流フローの方向が逆転する二相性ショックを提供してよい。いくつかの実施形態において、極性制御素子２２８は、Ｈブリッジスイッチ構成を用いる。治療電流制御ネットワーク２３８の様々な実施形態において使用することができる例示的な共振タンク構成の詳細は、図６Ａ～図６Ｖを参照しながら本明細書で説明される。
治療電流制御ネットワーク２３８は、患者２２９、並びに、患者２２９に関連付けられた若しくは出力された電流レベル及び／又は電圧レベルを検知するための電流及び／又は電圧センサ２３２に電気的に結合されている。
コントローラ２３３は、検知された電流及び／又は電圧に対応する信号２３７を受信する。異なる実施形態において、様々なタイプのコントローラが想定される。図２Ｃに示されている実施形態において、コントローラ２３３は、ブロック２３４によって示されているように、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ベース又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ベースであってよい。示されているように、コントローラ２３３は、患者２２９に出力された電流及び電圧に対応する信号２３７を受信するアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）２３５も有する。コントローラ２３３は、図示されていない他の様々な構成要素も有してよい。
コントローラ２３３は、治療電流制御ネットワーク２３８の少なくとも１つの電流制御スイッチ２２４の少なくとも一部を制御し、患者に送達されている電流を調整するために又は他の目的で、治療電流制御ネットワーク２３８又はシステム２５０の動作の他の態様を制御してよい。コントローラ２３３は、破線の円２３９によって概念的に示されているように、任意選択で閉ループ形式において使用される場合、コントローラ２３３に入力された指定された電流波形２３６に合致するように患者２２９に送達されている電流レベルを調整し、システム２５０内での他の制御動作も実行してよい。様々な実施形態において、コントローラ２３３は、本明細書で議論されるように、例えば、所望の電気治療波形に従った電流送達をもたらすためにスイッチ制御が事前構成されているルックアップテーブル等の事前に設定されたスケジュールに従って電気治療波形が事前に定められている、非閉ループ制御形式で使用される。
本開示の様々な実施形態において、コントローラの様々なタイプ及び実施形態が想定される。例えば、コントローラは、デジタルであるか、又はフルアナログを含むアナログであってよく、様々な実施形態は、ＣＰＵ、プロセッサ、又はマイクロプロセッサ等のコンポーネントを使用してもしなくてもよい。非閉ループ制御を使用するいくつかの実施形態を含むいくつかの実施形態において、コントローラは、例えば、例えば少なくとも１つの検知された電気パラメータに関連付けられた信号を処理するか、又は、そのような処理された信号を例えば指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較する必要がない場合があることに留意されたい。
いくつかの実施形態において、コントローラ２３３は、制御アルゴリズム又は制御ループを、有効に又は実際に、実施又は実行してよい。例えば、コントローラ２３３は、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、比例積分（ＰＩ）コントローラであるか若しくはこれを含んでもよく、又は、エラーアンプ（デジタル又はアナログとして実装される）若しくはデジタル若しくはアナログの別の形態のコントローラであるか若しくはこれを含んでよい。概して、コントローラ２３３は、検知された電流及び電圧並びに指定された電流波形２３６に対応する信号２３７を含む入力に基づいて、１又は複数の信号を出力し、治療電流制御ネットワーク２３８の少なくとも１つの電流制御スイッチ２２４の少なくとも一部、及び、例えば、パッシブダイオードではなくアクティブスイッチコンポーネントが使用されるシンクロナス整流又はアクティブ整流の場合において、潜在的に整流器２１９等の他のコンポーネントの動作を制御する。いくつかの実施形態において、コントローラ２３３は、少なくともそれらを受信するとともにそれらを入力として利用するという意味において、信号２３７を処理する。例示的なコントローラの詳細は、本明細書で図４Ｃを参照しながら提供される。
いくつかの実施形態において、コントローラは、電流パラメータ及び／又は電圧パラメータ等の、患者への電流フローを示す少なくとも１つの検知された電気パラメータに関する信号を処理する。コントローラは、次に、信号及び／又は信号に関連付けられた取得されたパラメータを、第２の信号又は指定された波形に関連付けられたパラメータと比較してよい（又は、例えば、図２Ｂを参照しながら上で説明されたように、信号と関連付けられたパラメータを生成、利用、又は比較してよい）。この比較に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、指定された波形に対応するように患者に送達されている電気治療波形の制御を調整するために、治療電流制御ネットワークの少なくとも１つの電流制御スイッチの少なくとも一部の動作を少なくとも制御してよい。
図３は、説明的な例示の治療電流制御システム３００の概略図である。回路コンポーネントを示す図を参照すると、例えば、示されているものを超える追加の回路コンポーネントが含まれてよいことが理解されるべきである。「電気回路」は、１つ又は複数の電気コンポーネントを含む。「共振電気回路」は、インダクタンス及びキャパシタンスを含む電気回路のタイプである。「共振タンク」は、共振電気回路タイプである。
バッテリ３０１は、エネルギー貯蔵キャパシタ３０２と電気的に結合されて示されている。図３には示されていないが、いくつかの実施形態において、図２Ｃに示されている双方向充電制御ネットワーク２１６等の双方向充電制御ネットワークが、バッテリとエネルギー貯蔵キャパシタ３０２との間に含まれてよい。
エネルギー貯蔵キャパシタ３０２は、共振タンク３０５又は他の共振電気回路、スイッチＱ５及びＱ６を含む整流器３０６、フィルタ３０７、並びに極性制御素子３０８も有する、共振タンクベースの治療電流制御ネットワーク３０３の電流制御スイッチネットワーク３０４と電気的に結合されている。電流センサ３０９及び電圧センサ３１０は、患者３１７に出力された電流及び電圧を検知し、ＦＰＧＡ又はＤＳＰ３１５ベースのコントローラ３１３のＡＤＣ３１４に入力されることになる信号を提供する。示されているように、ホスト３１２電子素子は、コントローラ３１３のＦＧＰＡ又はＤＳＰ素子３１５への入力として処理されることになる、指定の要求される波形を含む波形要求３１１を送信する。破線の円３１６によって概念的に示されているように、コントローラ３１３は、患者３１７に送達されているときに電気治療波形の閉ループ制御を提供することに任意選択で使用されてよい。しかしながら、様々な実施形態において、コントローラ３１３は、例えば、所望の電気治療波形に従った電流送達をもたらすためにスイッチ制御が事前構成されているルックアップテーブル等の事前に設定されたスケジュールに従って電気治療波形が事前に定められている、非閉ループ制御形式で使用されてよい。
例えば、Ｈブリッジ、ハーフブリッジ、及びフルブリッジ構成を含む様々な電流制御スイッチネットワーク構成及びコンポーネントが想定されるが、図３に示されている実施形態において、電流制御スイッチネットワーク３０４は、４つのスイッチ、具体的にはＱ１～Ｑ４を含むフルブリッジ構成を有する。コントローラ３１３は、ホスト３１２からの波形要求３１１において記述又は定義されている波形に、合致、準拠、反映、又は追跡するように、患者３１７に送達されている電気治療電流を制御又は調整すべく、４つのスイッチＱ１～Ｑ４の動作を制御する。電流制御スイッチネットワーク３０４の動作の詳細は、本明細書で図７Ａ～図７Ｆを参照しながら提供される。
図３に示されている様々なコンポーネントは、回路のノードを介して接続されている。ノード接続は、次の通りに説明される。しかしながら、他の実施形態が、他の構成、トポロジー、及びノード接続又は電気カップリング、並びに他のコンポーネントを使用してよいことが理解されるべきである。
図３に示されている実施形態において、エネルギー貯蔵キャパシタ３０２と電流制御スイッチネットワーク３０４とは、Ｎ１及びＮ２として表されているノードにおいて接続されており、電流制御スイッチネットワーク３０４と共振タンク３０５又は他の共振電気回路とは、Ｎ３及びＮ４で表されているノードにおいて接続されており、共振タンク３０５又は他の共振電気回路と整流器３０６とは、Ｎ５及びＮ６として表されているノードにおいて接続されている。
図３には示されていないが、いくつかの実施形態において、双方向充電制御ネットワークは、バッテリ３０１等のバッテリと、エネルギー貯蔵キャパシタ３０２等のエネルギー貯蔵キャパシタとの間で、これらとノード接続されてよい。例えば、図１０Ｂに示されているように、バッテリ１０２２は、Ｎ７及びＮ８として表されているノードにおいて双方向充電制御ネットワーク１０２０と接続されており、双方向充電制御ネットワーク１０２０は、Ｎ９及びＮ１０として表されているノードにおいてエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８と接続されている。
図３に戻ると、整流器３０６とフィルタ３０７とは、Ｎ１１及びＮ１２として表されているノードにおいて接続されており、フィルタ３０７と極性制御３０８とは、Ｎ１３及びＮ１４として表されているノードにおいて接続されており、極性制御とセンサ３０９、３１０とは、Ｎ１５及びＮ１６として表されているノードにおいて接続されている。
図４Ａは、治療電流制御システムの例示的な共振タンクベースの治療電流制御ネットワーク３８１を含む概略図３８０である。回路３９２は、治療電流制御ネットワーク３８１のフルブリッジドライバベースの電流制御スイッチネットワーク３８３と電気的に結合されたエネルギー貯蔵キャパシタ３８２を含む。治療電流制御ネットワーク３８１は、また、共振タンク３８４と、シンクロナス又はアクティブ整流器３８５と、ローパスフィルタ３８６と、極性制御素子３８７とを有する。示されているように、共振タンクは、ＬＣＣ共振タンクである。ＬＣＣ共振タンクの実装の一例は、本明細書で図６Ｃを参照しながら提供される。治療電流制御ネットワーク３８１は、患者３９０と電気的に結合されている。患者３９０に出力された検知電流及び電圧に対応する信号３９１は、コントローラによって受信される。コントローラは、図４Ａに示されていないが、例示的なコントローラの詳細は、本明細書で図４Ｃを参照しながら説明される。
図４Ａにさらに示すように、電流制御スイッチネットワーク３８３は、スイッチＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、及びＱＤを含み、シンクロナス又はアクティブ整流器３８５は、スイッチＱＥ及びＱＦを含む。電流制御スイッチネットワーク３８３及び整流器３８５の動作の例は、本明細書で図７Ａ～図７Ｆを参照しながら提供される。いくつかの実施形態において、シンクロナス又はアクティブ整流ではなくパッシブ整流が利用されることに留意されたい。パッシブ整流が用いられるこのような実施形態において、整流器はダイオードを利用してよく、スイッチＱＥ及びＱＦはシステムに含まれない又は必要でない。
図４Ｂは、治療電流制御システムのさらなる例示的な共振タンクベースの治療電流制御ネットワーク３５１を示す概略図３５０である。回路は、治療電流制御ネットワーク３５１のフルブリッジドライバベースの電流制御スイッチネットワーク３５３と電気的に結合されたエネルギー貯蔵キャパシタ３５２を含む。治療電流制御ネットワーク３５１は、また、共振タンク３５４と、シンクロナス整流器又はアクティブ整流器３５５と、ローパスフィルタ３５６と、極性制御素子３５７とを含む。示されているように、共振タンクは、ＬＬＣ共振タンクである。共振タンク３５４は、共振タンクの誘導成分のうちの１つとしてトランス３６５の寄生インダクタンスを組み込む。ＬＬＣ共振タンクのさらなる例示的な実装は、本明細書で図６Ｇ及び図６Ｈを参照しながら提供される。より具体的には、図６Ｈは、図４Ｂに示されているような共振タンク３５４と同様に、共振タンク６３５が、共振タンクの誘導成分のうちの１つとしてトランス６３６の寄生インダクタンスを組み込む一例を提供している。しかしながら、本明細書で開示されているシステムの他の実施形態において、例えば、本明細書で図６ＧのＬＬＣ共振タンク６３０の実装において示されているような、共振タンクの一部として寄生キャパシタンスを利用しない又はそれに頼らない共振タンク又は他の共振電気回路の実装を使用することができることに留意されたい。治療電流制御ネットワーク３５１は、患者３５８と電気的に結合されている。患者３５８に出力された検知電流及び電圧に対応する信号３５９は、コントローラによって受信される。
図４Ｃは、治療電流制御システムの例示的なコントローラ４００の概略図である。異なるように構成され異なる方法で動作してよいコントローラの様々な実施形態が想定されることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態において、電気治療波形の送達前等に、波形の仕様を提供するデータ、パラメータ、又はシグナリングが、コントローラのメモリ又は他の場所に入力され、コントローラに提供されてよい。別の例として、他の実施形態において、波形の仕様は、波形の送達中に実質的にリアルタイム等で、経時的に有効に入力又は供給されてよい。さらに、患者に提供される電流に関連付けられたデータ、パラメータ、又は、シグナリングは、異なる方法で提供又は促進されてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラは、患者に提供されている検知電流に対応する変化する信号を受信してよい。しかしながら、他の実施形態において、検知電流が利用されなくてよく、その代わりに、患者に送達されている波形を暗黙的に又は明示的に指定すること、例えば、患者への出力回路ノードを横切る検知電圧（例えばＶセンス３１０）を測定することにおいて、１又は複数の他の変化する信号が利用されてよい。
連続して又は繰り返して、例えば、コントローラ４００は、指定された波形を送達されている波形と有効に比較してよい。連続して又は繰り返して、この比較に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、指定された波形に合致するように患者に送達されている波形を調整するために、必要に応じて必要である場合に、治療電流制御ネットワークのスイッチの少なくとも一部の動作を調整する。
特に、例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ４００は、制御ループを利用するか、又はさもなければ、患者に提供されている電流と、例えば指定された波形に関連付けられてよい、患者に提供されることになる所望の電流との間の量的差異を示す信号又はパラメータを、生成、計算又は利用するように動作してよい。コントローラは、次に、少なくともシステムのスイッチの少なくとも一部を制御すること等によって、この差異を最小限に抑え、ひいては、送達の時間にわたって、患者に提供されている電流と患者に提供されることが所望される電流との間のいかなる差異も最小限に抑えるように動作してよい。より具体的には、いくつかの実施形態において、コントローラは、ｅ（ｔ）（時間の関数としての誤差信号）又はｅ（ｔ）に基づく信号若しくはパラメータを、生成、計算、又は取得（或いは、繰り返し若しくは連続して生成、計算、又は取得）してよく、ここで、
（式１）：ｅ（ｔ）＝ＣＭ－ＣＲ
である。
ここで、式１において：
ＣＭは、測定された患者への電流（又は患者への電流を示す若しくはそれに関連付けられた電気パラメータ）であり、
ＣＲは、指定された電流又は波形に関連付けられた電流である。
したがって、ｅ（ｔ）は、例えば、所与の時間／期間における又は特定の個々の比較のための、測定された患者への電流のレベルと指定された電流又は波形に関連付けられた電流のレベルとの間の１つの（又は任意の）差異を定量的に示し得る。これは、測定された患者への電流のレベルが、より高いのか又はより低いのか（例えば、正又は負であるｅ（ｔ）の符号等によって与えられてよい）、及び、それがより高いか又はより低い量（例えば、ｅ（ｔ）の大きさ又は絶対値等によって与えられてよい）を示すことを含んでよい。コントローラ４００は、次に、要求される電流を適切に制御し、患者に提供される電流レベルに適切に影響を及ぼし、その結果、患者に提供される電流レベルが指定された電流又は波形に可能な限り緊密に合致するように、例えば、少なくともスイッチＱＡ～ＱＤ又はＱＡ～ＱＦの適切な制御によって、ｅ（ｔ）を最小限に抑えるように動作してよい。
図４Ｃに示されている実施形態において、コントローラ４００は、電流レベルに対応する信号等の指定された波形に関する信号、及び、患者に送達されている実際の電気治療波形に関する電流レベルに対応する１又は複数の信号を含んでよい１又は複数の他の信号を含む入力４０１を受信する。
コントローラ４００のＰＩＤ部分４０６から出力された信号は、キャリア信号を特定の限度内に維持することを確実にするのに使用される位相シフトＰＷＭ信号４０３の生成に使用される。しかしながら、いくつかの実施形態において、周波数変更信号を利用することができる。コントローラ４００からの出力信号は、患者に送達されている波形を指定された波形に合致させるために、電流を増加又は減少させる等の任意の必要な調整を加えるように、スイッチＱＡ～ＱＦ４０５として示されている治療電流制御ネットワークのスイッチの動作を制御する。示されているように、ＱＡ～ＱＤは、図４Ａに示されているようなフルブリッジドライバベースの電流制御スイッチネットワーク３５３等の電流制御スイッチネットワークのスイッチを表し、スイッチＱＥ及びＱＦは、図４Ａに示されているようなシンクロナス又はアクティブ整流器３５５等のシンクロナス又はアクティブ整流器のスイッチを表す。
デッドタイム素子４０４を含む、コントローラ４００のクロック関連コンポーネント４０２、４０３は、ターンオン及びターンオフをスイッチングすることに関するタイミングを制御するのに使用される。部分４０２は、別個に示されているが、実際には素子４０３と連続しており、特徴４０７は同じ特徴である。クロック関連コンポーネント４０２、４０３及びスイッチターンオン及びターンオフタイミングは、本明細書で図９を参照しながら詳細に説明されるように、ソフトスイッチング、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）又は実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）の実施に使用される。
コントローラ４００によって作動的に制御されるスイッチ４０５の全て又はいくつかは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップを含むスイッチコンポーネントを含んでよく、さらにいかなるスイッチング損失も低減させるとともに全体的なシステム効率を高めることにも留意されたい。
上で述べたように、いくつかの実施形態は、スイッチコンポーネント等を含み得る回路コンポーネントにおけるワイドバンドギャップ材料を利用する。概して、ワイドバンドギャップ材料は、従来の半導体に比較して比較的大きなバンドギャップを有する半導体材料を含むことができ、バンドギャップは、本質的に、電子状態が存在しない固体におけるエネルギー範囲である。従来の半導体材料は、典型的には、１～１．５ｅＶの範囲内のバンドギャップを有するが、ワイドバンドギャップ材料は、２～４ｅＶの間又は２～６ｅＶの間等の、２ｅＶの又は２ｅＶを超えるバンドギャップを有し得る。概して、ワイドバンドギャップ材料の使用は、電子デバイス及びコンポーネントがはるかにより高い電圧、周波数、及び温度、並びにより高い電力変換効率で動作することを可能にすることができ、これにより、全体的なコンポーネント又はデバイス性能又は効率が向上するとともに、より高い電力密度デバイスの使用が可能になる。様々な実施形態において使用され得る、超ワイドバンドギャップ等を含み得るワイドバンドギャップ材料は、ＳｉＣ及びＧａＮ等の材料、並びに、ダイヤモンド、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の他の材料を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態は、高い熱伝導率、高い電界破壊強度、及び高い最大電流密度を含む有用な性質を有するワイドバンドギャップ材料ＳｉＣを使用する。
図５は、任意選択で実施される場合の、閉ループ治療電流制御のための例示的な方法５００のフロー図である。段階５０２において、高圧キャパシタ等のエネルギー貯蔵キャパシタは、除細動又はペーシングのため等の電気治療電流のためのエネルギーを提供するために充電される。破線ボックス５０４は、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーを使用した、患者への電気治療波形の送達中に使用される閉ループ電流制御を概念的に表している。段階５０６において、コントローラは、指定された波形に関連付けられた１又は複数の信号を、例えば、患者に出力された電流に対応する信号等の、患者送達されている波形に関連付けられた１又は複数の信号と比較する。段階５０８において、この比較に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、指定された波形に合致するように患者に送達されている電気治療波形を調整するために、閉ループ治療電流制御システムの少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を少なくとも制御する。
図６Ａ～図６Ｖは、治療電流制御ネットワークの実施形態において又はその双方向充電制御ネットワーク若しくは素子として使用することができる例示的な共振タンク構成の概略図である。共振タンクは、本明細書で説明される実施形態による閉ループ又は非閉ループ治療電流制御システムにおいて他の場所で使用されてもよい。
より具体的には、図６Ａ～図６Ｑは、３素子共振タンク構成の例を示しており、図６Ｒ～図６Ｕは、２素子共振タンク構成の例を示しており、図６Ｖは、４素子共振タンク構成の一例を示しており、これらの様々なものを本明細書で説明される様々な実施形態において使用することができる。各素子は、インダクタ（Ｌ）又はキャパシタ（Ｃ）のいずれかである。図６Ａ～図６Ｖにおいて、共振タンクにおいて直列に接続されたコンポーネントは、「Ｒ」の添え字で示され、共振タンクにおける並列のコンポーネントは、「Ｐ」の添え字で示されている。一般に、電気回路において、共振タンクは、１又は複数のインダクタ及び１又は複数のキャパシタの構成を含み、そのそれぞれは、共振タンクにおいて直列又は並列のいずれで結合されている。図６Ａ～図６Ｖに示されている共振タンクは、限定することを意図されておらず、本明細書で説明されているような閉治療電流制御システムの様々な実施形態において、他のタイプの共振タンク又は他の共振電気回路が使用されてよい。
本明細書で説明される様々な実施形態において、様々な共振タンクが利用されてよい。これらには、２素子共振タンク、３素子共振タンク、及び４素子共振タンクが含まれる。本明細書で説明される様々な実施形態において、いくつかの使用又は使用の範囲に関して、例えば、ＬＣＣ共振タンク、ＣＬＬ共振タンク、ＬＬＣ共振タンク、又はＬＣＬＣ共振タンク等の共振タンクが、最適であり得る又は最適とみなされ得る。例えば、図６Ｃは、例示的なＬＣＣ共振タンク実装を示しており、図６Ｄは、例示的なＣＬＬ共振タンク実装を示しており、図６Ｇ及び図６Ｈは、例示的なＬＬＣ共振タンク実装を示しており、図６Ｖは、例示的なＬＣＬＣ共振タンク実装を示している。好ましい又は本明細書で説明されている一実施形態による治療電流制御ネットワークにおける所望の性能又は効率を提供する特定の共振タンクは、様々な因子に依存し得る。これらの因子は、例えば、物理的なコンポーネントに関連する態様、機能又は使用に関連する態様、又はパラメータを含み得、これは、例えば、特定の実際的な性能又は効率に関連する要件、優先度、又はプレファレンスを含み得る。広い入力又は出力電圧範囲を伴ういくつかの用途等を含み得る、いくつかの場合において、ＬＣＣ共振タンクが好ましい場合がある。
共振タンクスイッチング周波数が１つの共振周波数又は複数の共振周波数よりも高いいくつかの場合等を含み得る、いくつかの場合において、ＣＬＬ共振タンクが好ましい場合がある。
ＬＬＣ共振タンクが、他の潜在的利点の中でも、高い効率、高い電力密度、及び磁気的統合の比較的容易な実装を含む利点を提供し得るいくつかの場合等を含み得る、いくつかの場合において、ＬＬＣ共振タンクが好ましい場合がある。さらに、いくつかの実施形態において、ＬＬＣ共振タンクベースの治療電流制御ネットワークは、次のものを含む特徴又は特性を有し得る。それは、例えば、３～１０の間の範囲内のマグネティクス比を有し得る。並列対直列のインダクタンス比（「Ｋ」）は、ソフトスイッチングを維持しながらも、最小限の循環電流を有するように選択可能であり得る。それは、選択された１つの共振周波数若しくは複数の共振周波数又は周波数レンジとともにマグネティクスのサイズに直接影響を及ぼし得る、典型的には０．１～１の間にあり得る、関連付けられた選択可能な品質係数を有し得る。品質係数は、２乗平均平方根（ＲＭＳ）電流、ターンオフ電流、相対周波数レンジの範囲、調節のためのＤＣゲイン、及び選択されたＫ等の態様に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態において、ＺＶＳは、Ｋ及び品質係数の関数であり得る。いくつかの実施形態において、選択されたＫ及び品質係数は、特定の方法においてバランス又はトレードオフを伴い得る。例えば、Ｋ又は品質係数の増加は、より低い一次ＲＭＳ値、より低いＺＶＳアングル範囲、より低いターンオフ電流、より低いＤＣゲイン、マグネティクスのより大きなサイズ、及びエネルギー貯蔵キャパシタにかかるより高いストレスに関連付けられ得る。
ＬＣＬＣ共振タンクが、ＬＬＣ共振タンク及びＬＣＣ共振タンクの特性を有効に均質化することによって最適な性能を提供するいくつかの場合等を含み得る、いくつかの場合において、ＬＣＬＣ共振タンクが好ましい場合がある。他の場合において、他の共振タンク又は他の共振電気回路が好ましい場合がある。
共振タンクは、共振タンクの１つの共振周波数、複数の共振周波数、又は周波数レンジで振動するエネルギーを貯蔵する電気共振器として機能し得る。本明細書で説明されるいくつかの実施形態において、治療電流制御ネットワークは、次のように続けて接続されている、（１）エネルギー貯蔵キャパシタと、（２）少なくとも１つの電流制御スイッチと、（３）共振タンクと、（４）整流器と、（５）フィルタとを有してよい。前述のリストにおける素子（２）～（５）によって生成されるトポロジーは、一般に共振コンバータと称される。
寄生キャパシタンス及び寄生インダクタンスは、通例、電子回路の素子間に存在する不所望であるが回避不可能なキャパシタンス又はインダクタンスを指す。しかしながら、本開示のいくつかの実施形態によれば、共振タンクの近傍に位置するトランスの寄生インダクタンスは、共振タンク又は他の共振電気回路のためのキャパシタンス又はインダクタンス及びそのキャパシタンス又はインダクタンスを提供するために意図的に利用され得る。このような例において、トランスによって提供されるインダクタンスは、共振タンクの一部を有効になし、共振タンクインダクタの役割を置き換え得る。
例えば、図６Ａ及び図６Ｂは、共振タンク内の直列の１つのインダクタ（ＬＲ）と、共振タンク内の並列の１つのインダクタ（ＬＰ）と、共振タンク内の並列の１つのキャパシタ（ＣＰ）とを含む、３素子共振タンクの２つの実施形態６００、６０５を示している。図６Ａに示されている実施形態６００において、ＬＰは、図示されているトランス６０１とは別個である。しかしながら、図６Ｂに示されている実施形態６０５において、ＬＰは、トランス６０６によって有効に提供される。別の例として、図６Ｇ及び図６Ｈは、共振タンク内の直列の１つのインダクタ（ＬＲ）と、共振タンク内の並列の１つのインダクタ（ＬＰ）と、共振タンク内の直列の１つのキャパシタ（ＣＲ）とを含む、ＬＬＣ共振タンクの２つの実施形態６３０、６３５を示している。図６Ｇに示されている実施形態６３０において、ＬＰは、図示されているトランス６３２とは別個である。しかしながら、図６Ｈに示されている実施形態６３５において、ＬＰは、トランス６３６によって有効に提供される。図６Ａ～図６Ｖに示されている全ての共振タンク実装で示されているわけではないが、様々な実施形態において、様々な共振タンク又は他の共振電気回路においてＬＲを供給するために、寄生インダクタンスを使用することもできることに留意されたい。
それぞれ６１０、６１５、６２０、及び６２５の実施形態を示す図６Ｃ～図６Ｆ、並びに、それぞれ６４０、６４５、６５０、６５５、６６０、６６５、６７０、６７５、及び６８０の実施形態を示す図６Ｉ～図６Ｑは、本明細書で説明されているような治療電流制御ネットワークのいくつかの実施形態において使用され得る３素子共振タンクのさらなる例を提供している。実施形態６８５、６９０、６９１及び６９２を示す図６Ｒ～図６Ｕは、本明細書で説明されるような治療電流制御ネットワークのいくつかの実施形態において使用することができる２素子共振タンクの例を提供している。図６Ｖは、本明細書で説明されているような治療電流制御ネットワークのいくつかの実施形態において使用することができる４素子共振タンクの一実施形態６９３を示している。
図７Ａは、Ｔ１～Ｔ２の期間中の、要求される電流を発生させない治療電流制御スイッチ構成７０２を示す概念図７００である。図７ＡのスイッチＱ１～Ｑ４は、例えば、本明細書において図３に示されているような治療電流制御ネットワーク３０３の電流制御スイッチネットワーク３０４のスイッチＱ１～Ｑ４に対応し得る。図７ＡのスイッチＱ５及びＱ６は、例えば、図３の治療電流制御ネットワーク３０３の整流器３０６のスイッチＱ５及びＱ６に対応し得る。しかしながら、パッシブ整流が利用される実施形態において、スイッチＱ５～Ｑ６が存在しないか又は必要とされない場合がある。共振タンク７０１は、スイッチＱ１～Ｑ４とスイッチＱ５～Ｑ６との間に概念的に示されており、例えば、図３の治療電流制御ネットワーク３０３の共振タンク３０５又は他の共振電気回路に対応し得る。しかしながら、図７Ａのスイッチ構成は、治療電流制御ネットワークの多くの異なる実施形態において、また閉ループ又は非閉ループ治療電流制御システムの多くの異なる実施形態において使用することができることが理解されるべきである。
いくつかの実施形態において、図３のコントローラ３１３等のコントローラは、指定された波形に合致するように患者に送達されている電気治療波形を調整するために、スイッチＱ１～Ｑ６又はＱ１～Ｑ４等のそのいくつかのサブセットの動作を少なくとも制御してよい。いくつかの実施形態において、スイッチＱ１～Ｑ６のそれぞれは、電流がそれぞれのスイッチを通過することができないように開かれる／ターンオフされるか、又は、電流がそれぞれのスイッチを通過することができるように閉じられる／ターンオンされるように操作されてよい。
図７Ａ及び図７Ｂに示されている実施形態において、或る期間の間の、スイッチのそれぞれの開又は閉としてのステータスの適切な制御によって、出力電流の量を制御又は決定することができる。これは、さらに、電気治療波形が患者に送達される様態を、送達中に連続して又は繰り返し調整するために使用することができる。
より具体的には、スイッチＱ１～Ｑ６のうちのいくつか又は全ての開又は閉としてのステータスを制御することによって、要求される電流を提供しないことができ、完全な（利用可能な）要求される電流を提供することができ、又は、部分的な要求される電流（利用可能な電流のうちの要求される部分）、若しくは利用可能な電流の特定の所望の量若しくはごく一部を提供することができる。図７Ａ及び図７Ｂに関連して示されているスイッチ動作は、例示に過ぎず、特定の調整を実現するためにスイッチの異なる動作が可能であり得ることが理解されるべきである。要求される電流は、所与の時間において患者に送達される電流の量に等しい若しくは対応するか、又は厳密に等しい若しくは対応する必要は必ずしもないことに留意されたい。しかしながら、コントローラは、例えば図７Ｃを参照しながら詳細に説明されるように、患者に送達される電流に適切に影響を及ぼすべく、要求される電流を制御してよい。
具体的には、この特定の実施形態において、スイッチＱ１～Ｑ４に関して、特定の期間中に電流を無くすためには、スイッチの次のペアは、決して同時にターンオンされない：Ｑ１及びＱ４、Ｑ２及びＱ３、Ｑ１及びＱ２、並びにＱ３及びＱ４。
図７Ａは、電流を提供しないために、期間Ｔ１及びＴ２の間に使用されてよいスイッチＱ１～Ｑ６のステータス７０２を示している。特に、期間Ｔ１中、スイッチＱ２及びＱ４は、開かれ／ターンオフされ、スイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５、及びＱ６は、閉じられる／ターンオンされる。期間Ｔ２中、スイッチＱ１及びＱ３は、開かれ／ターンオフされ、スイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ５、及びＱ６は、閉じられる／ターンオンされる。期間Ｔ１及びＴ２中における、スイッチのそれぞれの関連付けられた出力信号７０３もまた、簡略化された形で示されている。
完全な要求される電流のためには、この特定の実施形態において、スイッチの次のペアは、決して同時にターンオンされない：Ｑ１及びＱ２、並びにＱ３及びＱ４。一方、Ｑ４は、Ｑ１がターンオンされている時間の全てにわたってターンオンされ、Ｑ２は、Ｑ３がターンオンされている時間の全てにわたってターンオンされる。
図７Ｂは、完全な要求される電流を提供するために期間Ｔ１及びＴ２の間に使用されてよいスイッチＱ１～Ｑ６のステータス７５２を示している。特に、期間Ｔ１中、スイッチＱ１、Ｑ４、及びＱ６は、開かれ／ターンオフされ、スイッチＱ２、Ｑ３、及びＱ５は、閉じられる／ターンオンされる。期間Ｔ２中、スイッチＱ２、Ｑ３、及びＱ５は、開かれ／ターンオフされ、スイッチＱ１、Ｑ４、及びＱ６は、閉じられる／ターンオンされる。期間Ｔ１及びＴ２中における、スイッチのそれぞれの関連付けられた出力信号７５３もまた、簡略化された形で示されている。
図７Ｃは、部分的な要求される電流を提供することに関連付けられたシグナリングのグラフ図７７５を提供する。部分的な要求される電流のためには、スイッチの次のペアは、決して同時にターンオンされない：Ｑ１及びＱ２、並びにＱ３及びＱ４。一方、Ｑ１は、Ｑ４がターンオンされている時間の全てではないが一部でターンオンされ、Ｑ３は、Ｑ２がターンオンされている時間の全てではないが一部でターンオンされる。提供される電流の量は、Ｑ１及びＱ４が一緒にターンオンされる時間の量と、Ｑ３及びＱ２が一緒にターンオンされる時間の量とに少なくとも部分的に基づいて調整されてよい。
図７Ｄ～図７Ｆは、部分的な要求される電流を発生させること、要求される電流を発生させないこと、及び完全な要求される電流を発生させることにそれぞれに関連付けられたＱ１～Ｑ４シグナリングを含むさらなるグラフ図を提供している。
図８は、ハードスイッチングの態様の簡略グラフ図８００であり、図９は、ソフトスイッチングの態様の簡略グラフ図９００である。スイッチング損失は、電流及び電圧波形の非ゼロ部分の交差期間に、すなわち、非ゼロ電流が非ゼロ電圧と共存する期間中に、発生する可能性がある。スイッチング損失は、浪費エネルギーに関連付けら、関連付けられたシステムのエネルギー効率を低減させる。「ゼロ電流スイッチング」（ＺＣＳ）及び「ゼロ電圧スイッチング」（ＺＶＳ）としばしば称されるものは、ソフトスイッチングを利用する。例えば、実質ＺＣＳは、トランジスタターンオフ遷移が実質ゼロ電流で発生するときに発生することができ、実質ＺＶＳは、トランジスタターンオン遷移がゼロ電圧で発生するときに発生することができる。本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、システム効率を高めるとともに浪費エネルギーを低減させるために、ソフトスイッチング、実質ＺＣＳ又は実質ＺＶＳを利用する。
図８は、ハードスイッチングの簡略グラフ図８００を提供している。電圧波形８０２のタイミングに対する電流波形８０４のタイミングは、網掛け部８０６によって概念的に表されているように、相当な波形交差期間が発生して相当なスイッチング損失がもたらされるようになっている。
対照的に、図９は、本開示の特定の実施形態において実装される、ソフトスイッチングの簡略グラフ図９００を提供している。電圧波形９０２のタイミングに対する電流波形９０４のタイミングは、ゼロ電圧且つゼロ電流で又は実質ゼロ電圧の近く実質ゼロ電流の近くで発生する交差領域９０６によって概念的に表されているように、最小限から実質ゼロの交差期間が発生するように、決定、制御、又は構成されている。ソフトスイッチングは、例えば、スイッチング損失の最小化を促進するために、関連付けられた電流スイッチングの開始のタイミングに対して電圧スイッチングの開始のタイミングをずらすことを含むことができる。
図１０Ａは、患者に送達されることになる電気治療波形の生成のための電流を供給し得るエネルギー貯蔵キャパシタを充電するために使用され得るような、異なるキャパシタ充電関連方法１０００、１０１４を示す２つのフロー図を示している。方法１０００において、エネルギー貯蔵キャパシタ１００４を充電するために、バッテリ１００２が使用される。エネルギー貯蔵キャパシタ１００４に貯蔵されている過剰又は使用されないエネルギーは、１又は複数の抵抗器１００６において廃棄又はダンプされてよい。そのような過剰エネルギーは、例えば、電気治療波形の生成及び患者への送達後の過剰エネルギーを含むことができる。それは、例えば、エネルギー貯蔵キャパシタが電気治療波形の生成及び患者への送達のために充電されるが、続いて電気治療波形の生成及び患者への送達を進めないことが決断又は決定される場合等における、使用されないエネルギーも含み得る。そのような決断又は決定は、例えば、電気治療波形の生成及び患者への送達が目下指示されないか、最適未満であるか、推奨されないか、又は危険すぎることになる、特定の変化した状況又は患者の状態の変化に起因して、行われ得る。対照的に、方法１０１４において、双方向充電制御ネットワーク１０１０は、バッテリ１００８によるエネルギー貯蔵キャパシタ１０１２の充電を促進するだけでなく、バッテリ１００８における貯蔵のために及びこれを充電するためにエネルギー貯蔵キャパシタ１０１２からバッテリ１００８に過剰又は使用されないエネルギーを戻すことも可能にする。双方向充電制御ネットワーク１０１０は、例えば、本明細書で図２Ｃにおいて示されているような双方向充電制御ネットワーク２１６として実装されてよい。治療電流制御システムのいくつかの実施形態は、方法１０１４を利用して、システム効率を高め、熱の生成を低減させるとともに、バッテリ寿命又はバッテリ１００８の再充電までに利用可能なバッテリの使用回数を増加させる。
図１０Ｂ～図１０Ｄは、本明細書で説明されるいくつかの実施形態において使用することができる双方向充電制御ネットワーク１０２０の一例を示している。図１０Ｂ～図１０Ｄを参照して説明される例は、例えば、本明細書における図１０Ａにおいて示されているような双方向充電制御ネットワーク１０１０として、又は、本明細書における図２Ｃにおいて示されているような双方向充電制御ネットワーク２１６として（又はその一部として）使用することができる。
多くのタイプの回路構成及びトポロジーを、様々な実施形態に記載の双方向充電制御ネットワークとして又はその一部として使用することができることに留意されたい。図１０Ｂ～図１０Ｄに示されている例は、本明細書における図６Ａ～図６Ｖに示されている共振タンクのうちの１つ等の共振タンクを含む。双方向充電制御ネットワークの実施形態において使用することができる例示的な共振タンクとしては、例えば、ＬＣＣ共振タンク、ＣＬＬ共振タンク、ＬＬＣ共振タンク、又はＬＣＬＣ共振タンクが挙げられ得る。図１０Ｂ～図１０Ｄに示されている例は、ＤＳＰ又はＦＰＧＡコンポーネントを使用してよいが、様々な実施形態において他のコンポーネントを利用してよい。いくつかの実施形態において、共振タンクを含まないが例えばフライバックコンバータ又は他のパワーコンバータを使用する双方向充電制御ネットワークが使用されてよいが、共振タンクを使用する双方向充電制御ネットワークが、より又は最も効率的であり得る。
図１０Ｂは、スイッチ１０２４等のスイッチと、インダクタ１０２７等のインダクタと、キャパシタ１０２６等のキャパシタとを含むネットワークをそれぞれ有する一次側１００２及び二次側１００４を備える、例示的な双方向充電制御ネットワーク１０２０の概略図である。一次側は、バッテリ１０２２を含み、二次側は、エネルギー貯蔵キャパシタ１０２８を含む。
動作時、エネルギーがエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８に貯蔵されるようにバッテリ１０２２からエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８に流れるようになる順方向、又は、エネルギーがバッテリ１０２２に貯蔵されるようにエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８からバッテリ１０２２に流れるようになる逆方向を含む、エネルギーフローの方向を選択するのに、モード選択信号を使用することができる。図２Ｃを参照しながら説明されたように、例えば、いくつかの実施形態において、順フロー方向は、電気治療波形の生成及び患者への送達のための電流を提供するのに使用される前等に、バッテリ１０２２を使用してエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８を充電するために使用されてよい。逆フロー方向は、電気治療波形の生成及び患者への送達の後等で、過剰な又は使用されないエネルギーを、バッテリに貯蔵されるようにエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８からバッテリ１０２２に戻すために使用されてよい。
双方向充電制御ネットワーク１０２０の素子の様々な組み合わせの経時的な係合は、特定の使用のためにその動作を選択、調整、操作、又は最適化するための様々な方法で使用することができる。例えば、ターンオン／閉又はターンオフ／開としての各スイッチのステータスの選択によって、共振タンクにおける直列又は並列での１又は複数の特定のインダクタ及び１又は複数のキャパシタの係合がもたらされ、それにより、共振タンクを相応に有効に生成することができる。
図１０Ｃ及び図１０Ｄに示されているように、双方向充電制御ネットワーク１０２０は、フルブリッジモード又はハーフブリッジモードでそれぞれ動作することができる。図１０Ｂにおいて、スイッチセット１ １０２８及びスイッチセット２ １０３０が示されている。図１０Ｃに示されているように、フルブリッジモード１０４０では、スイッチセット１ １０２８は係合しており、スイッチセット２ １０３０は係合していない。反対に、図１０Ｄに示されているように、ハーフブリッジモードでは、スイッチセット１ １０２８は係合しておらず、スイッチセット２ １０３０は係合している。フルブリッジモード又はハーフブリッジモードでの動作、及び、各モードでの動作の期間又は比は、提供される電圧等の動作パラメータを操作すること、及び、図１０Ｂに示されているように、一次側１００２と二次側１００４との間、ひいてはバッテリ１０２２とエネルギー貯蔵キャパシタ１０２８との間のエネルギー移送を制御又は調整することに使用することができる。
図１１Ａ～図１１Ｋは、特定のエネルギーレベルで指定された波形に合致するように波形を発生させることにおける、本明細書で説明される実施形態に記載のシステムの能力のグラフ図を提供している。本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、高い正確性及び精度で、広範なエネルギー出力のためのものを含む広いダイナミックレンジにわたる、多種多様な任意の波形を提供する能力を提供する。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、２００ジュールのエネルギー及び５０オームの抵抗での波形の合致の簡略化された描写及び簡略化されていない描写をそれぞれ提供している。図１１Ａにおいて、曲線１１０１は、指定された波形を表しており、曲線１１０２は、生成された波形を表している。図１１Ｂにおいて、曲線１１２５は、指定された波形を表しており、曲線１１２６は、生成された波形を表している。具体的には、二相性直線波形の合致が示されている。
図１１Ｃ及び図１１Ｄは、図１１Ｂのそれとはかなり異なるエネルギーレベル、具体的には１ジュールのエネルギー及び５０オームの抵抗での波形の合致の簡略化された描写及び簡略化されていない描写をそれぞれ提供している。図１１Ｃにおいて、曲線１１０３は、指定された波形を表しており、曲線１１０４は、生成された波形を表している。図１１Ｄにおいて、曲線１１３５は、指定された波形を表しており、曲線１１３６は、生成された波形を表している。具体的には、二相性直線波形の合致が示されている。基準波形曲線１１０３の上部には、例示的な特徴１１３７によって概して示されているようなリップル又は比較的急激なジャンプが含まれ、その後、例示的な特徴１１３８によって概して示されているようなより緩やかな減少が続き得ることが注目に値する。
図１１Ｅは、図１１Ｄの図示されている波形１１３５、１１３６の部分のクローズアップ図を提供している。特に、生成された波形１１３６は、基準波形と緊密に合致しており、例示的な特徴１１３７、１１３８及び１１３９によって概して示されているような急激な変動部又はリップルと、例示的な特徴１１４２によって概して示されているようなより平滑な部分とを含む。
図１１Ａ～図１１Ｅは併せて、本明細書で説明される実施形態が、様々な形態、形状、又は電気パラメータの指定された波形又はそのうちのいずれかに関連付けられた指定された波形に合致するように波形を正確に発生させることができる広範なエネルギーレベルの例示的な説明を提供している。特に、図１１Ａ～図１１Ｅは、かなり異なるエネルギーレベル（２００ジュール及び１ジュール）での、異なる二相性直線波形の相当に正確な合致を示している。図１１Ａ～図１１Ｌのうちのいずれに示されている正確性の程度も、本明細書で開示されている実施形態の正確性の限界を表すことを意図されておらず、本開示のいくつかの実施形態の正確性及び範囲の例を提供していることに留意されたい。種々様々な波形のうちのいずれも、本明細書で開示されている実施形態を使用して合致させることができ、少なくともそれに関して、本明細書に開示されている実施形態は、相当な制御及び正確性で、指定された波形の合致を提供する。
図１１Ｆは、生成された波形が破線曲線１１０４で表されている、２００ジュール及び５０オームでのパルス二相性波形の合致の簡略化された描写を示している。図１１Ａ～図１１Ｃの波形とは異なり、図１１Ｆに示されている波形の上部は、概ね平滑であるが、二相性波形の正相の途中で僅かに下方に傾斜している。
図１１Ｇは、生成された波形が曲線１１０５として表されている、２００ジュール及び５０オームでの別のパルス二相性波形の合致の簡略化された描写を示している。図１１Ｇに示されている波形２００は、図１１Ａ～図１１Ｃに示されている波形と同様であるが、直線の最上部１１０６を有する。いくつかの場合において、患者への波形の送達の時間の少なくとも一部にわたって一定の量の電流を送達することが所望されるか、最適であるか、又は最もリスクが少ない場合がある。例えば、これは、許容不可能なレベルのリスクを患者に提示し得るより大きな電流の著しいスパイクを伴わずに、且つ、さらに治療上の観点から最適未満又はより有効でない場合がある実質的により低い電流のディップを伴わずに、或る期間にわたって、治療上より有効でない場合があるより低いレベルの電流とは対照的な、治療上で最適なレベルの電流を送達することを可能にし得る。そのため、いくつかの場合において、送達の期間中に、最適なレベルよりも大幅に小さくもなく且つ大幅に大きくもない電流を患者に送達することが所望されるか又は重要である場合がある。本開示のいくつかの実施形態は、例えば、図１１Ｇに示されている波形１１０５の部分１１０６によって示されているように、所望される場合には実質的に一定のレベルの、電流の生成及び患者への送達のための閉ループ又は非閉ループシステムを提供する。
図１１Ｈ～図１１Ｋは、様々なエネルギー及び抵抗レベルでの、生成された波形と様々な指定された波形のうちのいずれかとの合致の実施形態のさらなる例を提供している。さらに、図１１Ｈ～図１１Ｋのそれぞれにおいて、波形から経時的に移送又は送達される関連付けられた合計エネルギーは、下部のグラフに示されている。電流が経時的に患者に送達されるにつれて、合計エネルギーは経時的に増加する。
図１２は、いくつかの実施形態による、例えば、除細動器、ペースメーカ、又は、ポータブルデバイスを含み得る他の電気治療デバイスにおいて使用することができる、例示的な疑似共振治療電流制御システム１２００のブロック図である。システム１２００は、治療電流制御ネットワーク１２０２と電気的に結合された電源１２０４を備える。電源１２０４は、患者への電気治療電流の送達前にバッテリ又は他の電力源等によって充電され得る高圧キャパシタ等のエネルギー貯蔵デバイスであるか又はそれを含んでよい。様々な実施形態において、例えば、本明細書で図２Ａを参照しながら説明したように、様々なタイプのキャパシタを使用することができる。
治療電流制御ネットワーク１２０２は、少なくとも１つの極性制御スイッチ１２０６と、フィルタ１２１０と、共振タンク１２１２と、少なくとも１つの電流制御スイッチ１２１４とを有してよい。例示的な対応する治療電流制御ネットワークの様々なコンポーネントは、本明細書で図１５を参照しながら詳細に説明される。
概して、例として且つ限定せずに、治療電流制御ネットワーク１２０２のコンポーネントは、次の通りに構成されるか又は機能してよい。少なくとも１つの極性制御スイッチ１２０６は、例えば、患者負荷１２０８を通ることを含む、電流フローの方向の制御に使用されるフルブリッジを含んでよい。示されている実施形態において、患者負荷１２０８は、治療電流制御ネットワーク１２０２の一部ではないが、それと電気的に結合されていることに留意されたい。フィルタ１２１０は、電気信号フィルタリングを含む使用のために構成されてよい。共振タンク１２１２は、共振タンクの共振周波数又は周波数レンジで振動するエネルギーを貯蔵する、電気共振器として機能する１又は複数のインダクタ及び１又は複数のキャパシタを含んでよい。治療電流制御ネットワークにおいて使用され得る共振タンク構成の非限定的な例は、図６Ａ～図６Ｖに提供されている。図２Ｂに関連して説明されたように、例えば様々な実施形態において、他のエネルギー貯蔵構成において発生し得るエネルギーの全体損失又は散逸を最小限に抑えるか又はさもなければ低減させるようにエネルギーを有効に貯蔵するために、共振タンクが有益であり得る。このことは、短期間にわたって相当な量のエネルギーが貯蔵及び放出される除細動の状況において有利であり得る。以下で説明されるように、コントローラ１２２０は、例えば指定された波形１２１８に対応するように患者負荷１２０８／患者に送達されている電流のレベルを制御又は調整するために、少なくとも１つの電流制御スイッチ１２１４の動作を制御してよく、治療電流制御ネットワーク１２０２の他のコンポーネント又はシステム１２００の他のコンポーネントを制御してよい。
システム１２００は、患者／患者負荷１２０８への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている電気パラメータセンサ１２１６も備えてよい。いくつかの実施形態において、センサ１２１６は、患者までの又は患者を通る電気パラメータを検知してよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、図１４～図１５を参照して説明されるように、例えば、センサ１２１６は、患者における又は患者を通る電気パラメータを直接検知しなくてもよく、治療電流制御ネットワーク１２０２の回路内の別のノード等の他の場所で電気パラメータを検知して、それに少なくとも部分的に基づいて患者への電流を決定又は推定することができる信号１２２４を発生させてよい。例えば、いくつかの実施形態において、患者を通る電流を決定又は推定することにおいて、潜在的に他のデータ又は測定されたパラメータの中でも、少なくとも１つの電流制御スイッチ１２１４を通る平均電流が測定されて使用されてよい。
図１３は、図１２に示されているシステム１２００等の疑似共振治療電流制御システムを使用して実装され得る方法１３００のフロー図である。段階１３０２において、図１２に示されているようなコントローラ１２２０等のコントローラは、波形発生器からの入力等によって基準波形を指定する情報を受信するが、いくつかの実施形態において、情報は、例えば、コントローラのメモリに事前に格納されてよい。
段階１３０４において、コントローラは、基準波形に合致、実質的に合致、近似的に合致又は対応等するように、基準波形に従った患者への電流波形の送達を開始する。
段階１３０６において、コントローラは、送達中に電流波形を基準波形に従って調整するために、図１２に示されているような少なくとも１つの電流制御スイッチ１２１４等の少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御する。
段階１３０８～１３１２は、様々な閉ループ電流制御実施形態を使用してよい。しかしながら、様々な非閉ループ電流制御実施形態において、段階１３０８～１３１２のうちのいくつか又は全てが含まれなくてよく、又は、変更されてよい。例えば、非閉ループ電流制御のいくつかの実施形態において、段階１３０６は、患者への電流波形の送達全体にわたって繰り返されるか又は連続的に繰り返されてよい。しかしながら、非閉ループ電流制御を使用するいくつかの実施形態において、この調整は、例えば開ループ形式において、波形の送達中にどのような調整が加えられる必要性があるかを決定することなく、電流波形と基準波形との合致に基づいて決定され実施されてよい。電源から引き込まれた電流は、検知されても又はされなくてもよい。
段階１３０８において、エネルギー貯蔵キャパシタ等の電源から引き込まれた電流が、図１２に示されているようなセンサ１２１６等のセンサを使用して検知される。
段階１３１０において、電源から引き込まれた検知電流に対応する信号を受信した後、コントローラは、基準波形に対応、又はより良好に、より正確に、若しくはより精密に対応するように患者に送達されている電流波形を調整等するために、潜在的に１つ又は複数のアルゴリズムを使用して、少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数に対する必要、適切、又は最適な調整を決定することにおいて、検知された電流及び潜在的に他の情報又は測定されたパラメータを使用する。
段階１３１２において、コントローラは、決定された調整に従って少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を調整する。いくつかの実施形態において、段階１３１０及び１３１２は、単一の段階又は動作として実装することができることに留意されたい。
段階１３１２に続いて、方法１３００は、段階１３０６に戻り、電流波形の送達が完了するまで、又は完全な送達のための必要に応じて、段階１３０６～１３１２が繰り返される。
図１４は、疑似共振治療電流制御システム１４００の例示的な簡略化された概略図である。示されているように、システム１４００は、（潜在的に図示されていない他のコンポーネントの中でも）、電流フロー制御に関連して使用され得る、高圧キャパシタ１４０６等の高圧源、又はエネルギー貯蔵キャパシタ、キャパシタ（Ｃｆｉｌｔ）及びインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）を含むフィルタ１４０２、キャパシタ（Ｃｒｅｓ）及びインダクタ（Ｌｒｅｓ）を含む共振タンク１４０４、ダイオードＤ１及びＤ２、並びに、例えば高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチを使用して実装され得る電流制御スイッチ（Ｍ１）を含む電流センス及び電流制御スイッチ部１４１０を備える回路として実装される。
この回路に示されている構成において、回路のエネルギー貯蔵キャパシタ１４０６と、患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノード（Ｎ１）を介して接続されている。回路の第１の部分と、回路の共振タンク１４０４を含む第２の部分とは、第２のノード（Ｎ２）を介して接続されている。回路の第２の部分と、電流制御スイッチを含む回路の第３の部分（Ｍ１）とは、第３のノードを介して接続されている。電流制御スイッチ（Ｍ１）は、グランドに接続されており、グランドは、エネルギー貯蔵キャパシタ１４０６へのリターンパスで表されている。
図１５は、図１４のシステム１４００等の疑似共振治療電流制御システムを使用して実装することができ、図１６のタイミング図に関連付けることができる、方法１５００のフロー図である。いくつかの実施形態において、方法１５００の段階は、図１４のシステム１４００の動作のいくつかの態様を概括的に又は近似的に表し得る。方法１５００において言及される電気コンポーネントは、図１４のシステム１４００に示されているものである。
段階１５０２において、患者への電気治療波形の送達中等の動作中、図１４に示されているような電流制御スイッチ（Ｍ１）は、スイッチオンされる。
段階１５０４において、最初はフィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流をソースとする共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）を通る電流が増加する。
段階１５０６において、共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流がフィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流を超えると、共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）にかかる電圧がゼロに立ち下がるまで共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）をソースとする共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流が増加し続ける。この時点において、共振タンク（Ｃｒｅｓ）におけるエネルギーは、一部が共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）に、また一部がフィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）に移送されている。
段階１５０８において、共振タンクインダクタにおける電流（Ｌｒｅｓ）は立ち下がってゼロに到達し、このとき、共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）にかかる電圧は、例えば図１４に示されているようなエネルギー貯蔵キャパシタ１４０６等のシステムのエネルギー貯蔵キャパシタにかかる電圧に略等しく且つそれと逆である。この時点において、共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）におけるエネルギーは、一部が共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）に戻るように、また一部がフィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）に移送されている。
段階１５１０において、電流制御スイッチ（Ｍ１）は、電流制御スイッチ（Ｍ１）を通るゼロ又は実質ゼロ電流フローでスイッチオフし、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）又は実質ＺＣＳをもたらす。ダイオードＤ２は、電流制御スイッチ（Ｍ１）のボディダイオードにおける電流フローを防止する。
段階１５１２において、最初は共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）におけるエネルギーをソースとするフィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）のエネルギーが増加し、次に、エネルギーは、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）から共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）に戻すように移送される。
段階１５１４において、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）から共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）へのエネルギー移送が完了すると、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流は持続し、Ｄ１及び患者負荷を通って流れる。
図１６は、図１５の方法１５００に関連付けられる、本開示の実施形態による、疑似共振治療電流制御システムの動作に関する例示的なタイミング図１６００である。
共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流を示すプロット上で、点１６０２は、図１５の段階１５０２に対応する、電流制御スイッチ（Ｍ１）がスイッチオンする時間に対応する。共振タンクインダクタにかかる電圧を示すプロット上で、点１６０３もまた、電流制御スイッチ（Ｍ１）がスイッチオンする時間に対応する。
点１６０２の後で、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流をソースとする共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流が増加し始めるのを見て取ることができ、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流が同時に減少することができるのを見て取ることができ、これは図１５の段階１５０４に対応する。また、点１６０３の後で、図１４に示されているようなノードＮ２にかかる電圧（共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）にかかる電圧／共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）にかかる電圧）が減少し始めることを見て取ることができる。
点１６０４は、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流が方向を逆転し、増加し始める時間に対応する。この点の後で、共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）をソースとする共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流は、点１６０６で表されているピークに到達するまで増加し続け、このとき、共振タンクキャパシタ（Ｃｒｅｓ）にかかる電圧は、図１５の段階１５０６に対応する点１６０８で表されるように、ゼロまで降下する。
点１６０６の後で、共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流が、図１５の段階１５０８に対応して減少し始めることを見て取ることができる。
点１６１０は、共振タンクインダクタ（Ｌｒｅｓ）における電流及び電流制御スイッチ（Ｍ１）を通る電流がゼロに立ち下がる点を表しており、このとき、電流制御スイッチ（Ｍ１）がスイッチオフし、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）がもたらされる。これは、図１５の段階１５１０に対応する。
電流制御スイッチ（Ｍ１）がスイッチオフすることに続いて、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流は、増加し続けて、点１６１２におけるピークに到達することを見て取ることができ、この期間は、図１５の段階１５１２に対応する。
点１６１２の後で、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流は、方向を逆転するまで、ダイオードＤ１並びに患者負荷及びひいては患者を通って流れ続ける。
点１６１８は、点１６０２と相似であり、点１６１６は、点１６０３と相似であり、電流制御スイッチが次に再び（Ｍ１）スイッチオンする時間を表している。さらに、点１６２０は、点１６０４と相似であり、フィルタインダクタ（Ｌｆｉｌｔ）における電流が方向を逆転して増加し始める時間に対応する。
図１７は、（潜在的に、図示されていない他のコンポーネントを伴って）回路１７００とともに実装される疑似共振治療電流制御システムのコンポーネントを示す例示的な概略図である。回路１７００は、図１２に示されているシステム１２００の一例及び図１４に示されているようなシステム１４００の一例を示している。
回路１７００は、高圧キャパシタ等のエネルギー貯蔵キャパシタ１７０２（図１２に示されているような電源１２０４又は図１４に示されているようなエネルギー貯蔵キャパシタ１４０６の一例とすることができる）と、フルブリッジとして実装される極性制御スイッチ１７０４（図１２の極性制御スイッチ１２０６の一例とすることができる）と、患者負荷１７０２（図１２に示されているような患者負荷１２０８又は図１４に示されているような患者負荷の一例とすることができる）と、フィルタキャパシタ及びフィルタインダクタを含むフィルタ１７０６（図１２に示されているようなフィルタ１２１０又は図１４に示されているようなフィルタ１４０２の一例とすることができる）と、共振タンクキャパシタ及び共振タンクインダクタを含む共振タンク１７０８（図１２に示されているような共振タンク１２１２又は図１４に示されているような共振タンク１４０４の一例とすることができる）と、カスコード構成を使用したスイッチドライバ１７１２を伴う電流制御高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０（図１２に示されているような電流制御スイッチ１２１４又は図１４に示されているような特徴１４１０のＭ１スイッチコンポーネントの一例とすることができる）と、ゼロ電流検出器１７１４と、電流センス抵抗器１７１６と、ローパスフィルタ１７１９を含む電流センスアンプ１７１８（図１２に示されているような電気パラメータセンサ１２１６のコンポーネント又は図１４の特徴１４１０の電流センスコンポーネントの例であるか又はそれを含むことができる）と、サーボ制御ループ１７２０（他の実施形態において、ＦＰＧＡベースの制御又はＤＳＰマイクロコントローラ等とともに、異なるように実施されてよい）と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７２４（図１２に示されているようなコントローラ１２２０の一例のコンポーネントとすることができる）と、基準波形発生器１７２２（図１２に示されているような指定波形発生器１２１８の一例とすることができる）とを備える。
示されている実施形態では、演算増幅器（オペアンプ）を含むサーボループ制御１７２０が含まれているが、他の実施形態、実装、及び用途では、別の１つの形式又は複数の形式の制御を使用してよく、より最適及び／又は柔軟であってよく、例えば、他の実施形態は、ＦＰＧＡベースの制御又はＤＳＰマイクロコントローラを使用等してよい。示されている実施形態において、サーボループ制御１７２０オペアンプは、ＶＣＯを制御することに使用される。サーボループ制御１７２０からの出力は、ＶＣＯ１７２４に入力され、ＶＣＯ１７２４は、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０のスイッチング周波数の制御において使用される固定時間パルスを発生させ、これは、スイッチング周波数が増大することで患者に流れる電流が増大する又はその逆である場合に、患者を通る電流レベルを調整することに使用される。
いくつかの実施形態において、ダイオードは、回路１７００において、例えば、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０がターンオフされているときにフィルタ１７０６のフィルタインダクタ等を通る不所望な残留電流を防止することに使用されてよい。さらに、いくつかの実施形態において、フィルタ１７０６のフィルタキャパシタ等のキャパシタは、バイパスキャパシタとして機能し、患者負荷１７０２を通る電流におけるリップルを低減させ得る。また、いくつかの実施形態において、ゼロ電流検出器１７１４及びＶＣＯ１７２４等において、高速コンパレータが使用されてよい。
示されているように、スイッチドライバ１７１２は、カスコード構成を使用する。しかしながら、いくつかの実施形態において、例えば、ストレートゲートドライブ等の他の構成が使用されてよい。しかしながら、カスコード構成は、低圧トランジスタ等の高圧保護／隔離等の利点を提供し得る。例えば、カスコード構成は、共振トポロジーにおいて大きな電圧変動が発生し得るときに、安定性の増加を提供し得る。
様々な実施形態において、基準波形発生器１７２２は、例えば、デジタル－アナログコンバータ（ＤＡＣ）の使用等を含み得る、様々な技術及びコンポーネントを使用して基準波形を発生させてよい。
いくつかの実施形態において、回路１７００を過電圧条件から保護するために、ツェナーダイオード等のコンポーネントが使用されてよい。さらに、いくつかの実施形態において、いくつかのコンポーネントが、高圧動作のために又は高圧状態下でより良好若しくはより高い信頼性でパフォーマンスするようにカスタマイズされてよい。例えば、いくつかの実施形態において、フィルタ１７０６インダクタ及び共振タンク１７０８インダクタ等のいくつかのコンポーネントが高圧に耐えることを要求され、それぞれが導体上の相当な絶縁層を要求し得る。このことは、いくつかの実施形態において、そのような絶縁を相応に追加すること等のこれらのコンポーネントのカスタマイゼーションを含み得る。
いくつかの実施形態において、回路１７００は、例えば、１ＭＨｚ（又は、例えば、０．７～１．３ＭＨｚ）等のような、サイズ及び重量を含む特徴の最適化を考慮して選択されてよい高スイッチング速度に設定され得るゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）コンバータを含むソフトスイッチングを備え、これは、高周波及び電圧を前提とすると、例えば、スイッチ、ダイオード、及び他のもの等のコンポーネントに関連付けられたコンポーネントのために、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等の高バンドギャップ材料を使用してよい。さらに、ゼロ電流検出器１７１４は、ＺＶＳ等のソフトスイッチングをより正確に又は精密に実現することをより促進すべく、ゼロ電流状態を検出すること、より正確に若しくは精密に検出すること、又は確認することに使用されてよい。
電流制御高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチは、例えば、カスコード構成で駆動される３．３ｋＶ ＭＯＳＦＥＴ等の、例えば、１又は複数のシリコン（Ｓｉ）ＭＯＳＦＥＴ又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴであるか又はそれを含んでよい。
極性制御スイッチ１７０４は、例えば、モノリシックＩＧＢＴブリッジとして又は他の方法で実装されてよいが、示されているように、分解能帯域幅フィルタ（ＲＢＦ）の正相と逆相とを切り替えるために４つのＭＯＳＦＥＴ及び４つのバイポーラＰＮＰトランジスタを使用するフルブリッジ（例えばＨブリッジ）を含む。関連付けられたゲートドライブは、モータ制御等に使用される、例えば、独立した電圧源又は隔離されたゲートドライバであるか又はこれを含むことができる。図１７に全てのダイオードが示されているわけではないが、いくつかの実施形態において、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ材料を使用して、１又は複数の３．３ｋＶの定格のＳｉＣ又はＧａＮダイオードを含むダイオード等の様々なコンポーネントが実装されてよい。
基準波形発生器１７２２は、例えば、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０における平均ソース電流を制御するサーボループ制御１７２０のための基準波形を生成するようにプログラムされた電圧源であるか又はそれを含んでよい。
いくつかの実施形態において、電流センス抵抗器１７１６は、患者に送達されている電気治療波形を、基準波形発生器１７２２によって提供される基準波形に対応させる、又はより正確に若しくは精密に対応させるために電流制御スイッチ１７１０に対する任意の必要な調整を決定することにおいて、（潜在的に、他の情報又は測定されたパラメータの中でも）コントローラによって使用することができる１つの信号又は複数の信号を取得することに使用される。電流センス抵抗器１７１６は、電源から引き込まれている平均電流を出力する回路の電流センス部のコンポーネントである。電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０のスイッチング周波数は、スイッチング周波数を調整せずに送達されるであろう量に対して患者に送達される電流の量を漸次的に増加又は減少させること等によって、患者に送達されている波形を調整すべく調整される。
いくつかの実施形態において使用され得る例示的なコントローラの詳細は、図４Ａを参照しながら提供される。図４Ｃを参照しながら概して説明される例示的な回路１７００において、例えば、誤差関数ｅ（ｔ）が使用されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、患者への電気治療波形の送達中の特定の時間に、測定された電流を表す信号（図示されている実施形態において、電源から引き込まれた平均電流）を、基準波形電流を表す信号と比較すること等において、電流センス抵抗器１７１６及びローパスフィルタ１７１９からの出力を含む入力から、誤差項が生成されてよい。この比較（又は何らかの他の比較、その例は以下で説明される）に少なくとも部分的に基づいて、誤差項が生成され、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７２４への入力として、又は、その出力を駆動し且つそれに影響を及ぼすことに使用されてよい。ＶＣＯの出力は、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０のスイッチング周波数に影響を及ぼす又はそれを制御することにさらに使用されてよい。例えば、ＶＣＯの出力は、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０に対するゲートドライブのために使用されるＤフリップフロップ（ＤＦＦ）を含んでよいスイッチタイミングラッチへの入力として又はその駆動に使用されてよい。さらに、いくつかの実施形態において、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０における電流がゼロに立ち下がり、これによりリセットを引き起こすリセットパルスが発生するときに、ラッチ又はＤＦＦがリセットされてよく、これにより、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）又は実質ＺＣＳを確実にすることが促進され得る。
しかしながら、本例の回路１７００において、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０及び電流センス抵抗器１７１６を含む電流センスコンポーネントは、患者負荷とは異なるノードに配置され、特にグランドに接続されている。例えば、除細動用途において、患者負荷１７０２は、グランドと称される必要はなく、したがってグランドへの患者負荷の接続は要求されない。電流制御スイッチ１７１０及び電流センス１７１６のこの配置は、例えば、ドライブ要件を満たすことがはるかに容易であり、関連付けられたゲートドライブの隔離が要求されない等の利点を生成することができる。しかしながら、それにもかかわらず、他の実施形態において、患者負荷１７０２を直接通る電流を測定するために、１つの電流制御スイッチ１７１０（又は複数のスイッチ）及び電流センスが配置されてよい。このことは、患者を通る電流センスが直接且つ精密に測定され得る点で利点を有し得るが、高圧隔離を要求し得る。
患者への電流が直接測定されないので、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチのスイッチング周波数の必要な調整を決定することにおけるコントローラの動作は、測定された電流と患者への電流との間の差異を考慮する必要があり得る。決定又は推定し且つ必要に応じて調整しなければならないのは、最終的に患者を通る電流であるので、これは必要であり得る。これを実現することができる複数の異なる方法が存在する。
いくつかの実施形態において、患者／患者負荷１７０２への電流は、測定された電流に少なくとも部分的に基づいて、潜在的に、回路１７００内の測定された電気パラメータ、回路構成又はコンポーネントについてのデータ、患者への電気治療波形の送達中に存在する実際の又は予想される状態についてのデータ、又は他の情報等の他のデータもまた使用して、決定又は推定される。例えば、いくつかの実施形態において、患者への電流は、１又は複数のキャパシタ電圧、１又は複数の測定された又は推定されたスイッチング損失、又は他のデータ等の測定又は推定された他のパラメータと組み合わせて、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０を通る測定された電流に基づいて決定又は推定されてよい。いくつかの実施形態において、これに関して、１つ又は複数のアルゴリズムが使用されてよい。そのため、測定された電流と患者負荷を通る決定又は推定された電流とを含むパラメータの組み合わせの間の対応又はマッピングが作成されてよい。このマッピングは、患者に送達されている電流波形が基準波形に合致するように電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０に対する必要な調整を決定することにおいて、コントローラによって利用されてよい。
様々な実施形態において、このマッピングは、潜在的に、１つ又は複数のアルゴリズムを使用して、或る範囲のパラメータ及び電流レベルについて、患者への電気治療波形の送達の前に行われてもよいし、又は、潜在的に、コントローラのメモリに格納されている１つ又は複数のアルゴリズムを使用して、送達中に、リアルタイム等で、コントローラによって行われてもよい。さらに、マッピングは、回路解析を使用すること等によって、解析的に行われてもよいし、又は、回路の動作を使用する実際の試験等によって実験的に行われてもよく、又は、これら２つの何らかの組み合わせによって行われてもよい。いくつかの実施形態において、マッピングデータは、コントローラのメモリに格納されてもよいし、又は、コントローラに入力されてもよい。
様々な実施形態において、コントローラは、マッピングを組み込むことにおいて様々な方法で動作してよい。例えば、コントローラは、測定された電流を表す信号を、基準波形電流を表す信号と比較し、測定された電流と基準波形電流との間の差異に関する誤差信号を発生させてよい。しかしながら、図４Ｃを参照しながら説明した実施形態において、コントローラは、患者への電流と基準波形電流との間の差異を経時的に表す誤差関数ｅ（ｔ）を最小限に抑えることに基づいて、必要な調整を決定してよい。そのため、いくつかの実施形態において、患者への決定又は推定された電流と基準波形電流との間の差異を表す導出された誤差信号を決定するために、マッピングが使用されてよく、次に、誤差関数ｅ（ｔ）が使用されてよい。当然ながら、コントローラを動作させることができる多くの他の方法が存在する。しかしながら、いくつかの実施形態において、これらは、測定された電流（患者への電流ではない）を含む１又は複数のパラメータを使用して患者への電流を決定又は推定しなければならず、基準波形に対応するように患者に送達されている電流波形を調整することに基づいて、電流制御ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０への調整を行わなければならないことを共通に有し得る。
いくつかの実施形態において、典型的に商業的に利用可能な電気コンポーネントは、例えば、除細動用途等における、高圧及び回路１７００を含む本開示の実施形態に関連付けられた関連ストレスに対応するように設計又は理想的に設計されていない場合がある。そのため、いくつかの実施形態において、いくつかのコンポーネントに調整、変更、若しくは追加が加えられるか、又は、利用可能なコンポーネントを使用して相加効果を実現又はより良好に実現するように、例えば直列で、複数のコンポーネントが使用されてよい。例えば、インダクタ等のいくつかの商業的に利用可能なコンポーネントは、最大２．８ｋＶ又は５．６ｋＶに耐えることが可能な誘電体絶縁を有してよいが、これは本開示によるいくつかの用途にとって十分又は理想的でない場合がある。いくつかの実施形態において、例えば、商業的に利用可能なコンポーネントに或る形態のカプセル化又はコンフォーマルコート浸漬を適用すること等によって、このような仕様又は許容値を改善するための措置が取られ、これにより、非常に高圧の用途により良好に適合されたカスタムコンポーネントの作成を有効にもたらすことができる。そのようなカスタマイゼーションの有効性、信頼性、及び安全性を確実にするために、広範な実験及び試験が実行され得る。
図１８は、図１７の回路１７００として実装され得るような、疑似共振治療電流制御システムによって生成することができる二相性直線波形１８００のグラフ図である。図示されている波形１８００は、図１７において示されている回路１７００によって生成された実際の波形を表している。いくつかの実施形態において、多種多様な形状及び形態の、患者への指定された任意の電流波形を送達することにおいて、疑似共振回路が使用されてよい。波形１８００は、１つの特定のそのような波形を表しており、これは除細動用途を含むいくつかの用途において使用するのに有利であり得る。図示されている波形１８００を生成するために合致基準電流波形が生成され、関連付けられた信号が回路１７００のコントローラに入力される。コントローラは、次に、例えば図１２～図１７を参照しながら説明されたように、基準波形に合致するように患者への送達中に生成された電気治療電流波形を調整するために、繰り返し又は連続して、回路１７００の高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチ１７１０のスイッチング周波数を調整する。
二相性直線波形１８００は、ゼロ電流１８０１から、急激な電流レベルスパイク１８０２と、それに続く、概ね安定しているが僅かに減少するとともにいくらか変動する／凸凹のある電流レベル期間１８０４と、それに続く、極性の変化を表す負の電流レベルへの急激な降下１８０８と、それに続く、電流レベルがまず緩やかに、その後より急激にゼロ電流１８１０に戻る期間１８０８とを含む。
図１９は、シングルドライバ回路３６０２を伴う患者リレー回路３６００の例示的な概略図であり、図２０は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ及び図１２に示されているネットワーク２７５、２００、１２００の実施形態等の本開示の実施形態による、様々な治療電流制御ネットワークのうちのいずれかにおいて又はそれとともに使用することができる、直列に接続された２つのドライバ回路３７０２、３７０４を伴う患者リレー３７００の例示的な概略図である。いくつかの実施形態において、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ等を含み得る患者リレーのコンポーネントにおいて、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ材料が使用される。例えば、いくつかの実施形態において、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの使用により、漏洩電流を最小限に抑えることを含む、エネルギー効率及び性能を高めることができる。これは、例えば、合計漏洩電流（例えば、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの全ての最大漏洩電流の総和として計算され得る）を、例えば５０マイクロアンペアを下回る等（又は、例えば、それよりも多い若しくは少ない、要求に応じて３０～７０マイクロアンペア等）、最大を下回るように維持することを含むことができる。
図２０に示されている実施形態３７００等のいくつかの実施形態において、個々のＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの定格が十分な電圧でない場合等に、必要な電圧を実現するため等に、それぞれＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴに関連付けられたドライバ回路等の２つ又はそれよりも多いドライバ回路が含まれ、直列に接続されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、各ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの定格が３．３ｋＶであってよく、ドライバ回路において直列で２つ（又はそれよりも多い）が使用されてよい。２つ又はそれよりも多いドライバ回路が使用されるいくつかの実施形態において、患者リレー回路は、１又は複数の抵抗器及び／又は１又は複数のキャパシタを含み得る１又は複数のバランシング回路部分を含んでよい。
図２１は、本開示の実施形態による、簡略化された回路１９０１を備える双方向充電ネットワーク１９００の例示的な概略図である。全回路１９０１は、概して、フライバックコンバータ構成に関連付けられ得るいくつかの態様を含む。回路１９０１は、バッテリ１９０２等の電圧供給源及び高圧エネルギー貯蔵キャパシタ等のエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４と接続されており、このエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４は、例えば患者への電気治療波形の送達のために、治療電流制御ネットワークと電気的に結合され、それにエネルギーを提供してよい。様々な実施形態による、全般的に双方向充電ネットワーク及びいくつかの他の具体的な例の様々な特性は、例えば、図２Ｃ及び図１０Ａ～図１０Ｄを含む前の図を参照しながら説明されている。
他の図示されていないコンポーネントを備え得る全回路１９０１は、バッテリ１９０２と接続された第１の回路又は一次側１９２２と、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４と接続された第２の回路又は二次側１９２４とを有する。回路１９０１は、一次側１９２２及び二次側１９２４と接続されているインダクタＬｐ及びＬｓを含む中央トランス１９２０をさらに有する。トランス１９１８は、特定の期間中等に、バッテリ１９０２からエネルギーを貯蔵すること及び貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部をエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４に移送すること、並びに、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４から第２のエネルギーを貯蔵すること及び貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部をバッテリ１９０２に移送することにおいて、使用されるものである。回路１９０１は、以下で説明されるように、スイッチＳｆ及びＳｒ並びにダイオードＤｒ及びＤｆも有する。
回路１９０１は、一次側クランプ回路１９１８及び二次側クランプ回路１９２０をさらに有する。様々な実施形態において、回路は、一次側１９２２及び二次側１９２４のいずれか又は両方に１又は複数のアクティブ又はパッシブクランプ回路を有してよく、いくつかの実施形態において、１又は複数のスナバ回路を有してよい。一般に、クランプ回路は、例えば、信号ピークを固定するために使用することができる。フライバック態様を伴う双方向充電制御回路のいくつかの実施形態において、アクティブ及び／又はパッシブクランプ回路は、一次側１９２２及び二次側１９２４の両方で有利に且つ性能を改善するように使用することができる。例えば、クランプ回路は、回路動作のより優れた若しくはより精密な制御、又はさらなる制御しやすさを促進することができる。また、クランプ回路は、一般に、エネルギーの節約又はより優れたエネルギー効率を促進することができる。アクティブクランプは、エネルギーの再利用を促進し、エネルギー効率を増加させるために、振動の速度を落とすことによって、バレースイッチングを可能にする又は促進することができるが、パッシブクランプ回路はバレースイッチングを排除しない。さらに、クランプ回路は、特に高圧用途において電気コンポーネントにストレス又は損傷を与える可能性がある、過剰に高い電圧又は電圧変動若しくはピークをキャップ又は低減することができる。
しかしながら、二次側１９２４での高圧を前提とすると、二次側のアクティブクランプ回路は、より大きく、より重く、且つより高価であり得、一次側のアクティブクランプ回路は、より小さく、より軽く、且つより安価であり得る。そのため、因子の特定の最適化されたバランスに応じて、アクティブクランプ回路は、一次側１９２２にあることが好ましい場合があり、パッシブクランプ回路は、二次側１９２４にあることが好ましい場合がある。しかしながら、いくつかの実施形態において、二次側のアクティブクランプは、エネルギー効率を大幅に、例えば約１０～２０％等だけ増加させることができ、したがって、いくつかの実施形態において、潜在的な欠点又はコストにもかかわらず、二次側のアクティブクランプが好ましい場合がある。さらに、一次側１９２２のより低い電圧を前提とすると、一次側１９２２の動作の制御は、二次側１９２４のそれよりも概ね容易である。アクティブクランプ回路は制御を要求し、制御は一次側１９２２で概ねより容易であり、二次側１９２４でより困難であるので、これは、一次側１９２２のアクティブクランプ回路と、二次側１９２４のパッシブクランプ回路とが潜在的に優先される理由を呈する。一方で、パッシブクランプもまた説明したように潜在的利点を有するので、いくつかの実施形態において、パッシブクランプが一次側１９２２で使用されてよい。
概念として、いくつかの実施形態において、簡略化された回路１９０１等による、フライバック態様を伴う双方向充電制御回路は、本質的に、トランス１９２０を挟んで（一次側１９２２から二次側１９２４まで）鏡像をなすものとみなすことができる、制御スイッチ部（スイッチＳｆ及びダイオードＤｒ等）及びフライバックスイッチ部（スイッチＳｒ及びダイオードＤｆ等）を伴うトランス（トランス１９２０等）を含むものとみなされてよい。フライバックダイオード（Ｄｒ等）は本質的にスイッチであり、したがって、ダイオード機能を制御スイッチに統合して、トランス１９２０（スイッチＳｆ及びＳＲ等）の両側における単一のスイッチにまでこのエリアを減縮させることができることを認識すれば、さらなる簡略化が可能である。このような簡略化された概念モデルにおいて、トランス１９２０を横切って移動されるエネルギーの方向及び大きさの制御は、２つのスイッチ（スイッチＳｆ及びＳＲ等）の動作のタイミングを制御することによって制御される。図示されている簡略化された回路１９０１では、回路設計及び制御を簡略化するために、スイッチ機能を統合するのではなく、ダイオードＤｒ及びＤｆが使用されている。しかしながら、ダイオード（Ｄｒ等）の機能を実行するために制御スイッチ（Ｓｆ等）を使用することの概念は、全体としての実際的な回路性能を大幅に改善するために利用することができる。概して、回路１９０１等のフライバック関連構成を使用する双方向充電制御ネットワークは、様々な実施形態において複数の用途における特定の利点を提供し得る。例えば、それらは、比較的少数の構成要素を利用し得る。さらに、それらは、低いトランス巻数比での高圧ブースト比を可能にし得、それによりトランス寄生を低減することができる。さらに、それらは、他の構成に対して比較的高い電力密度も提供し得、それにより可搬性を高めることができる。しかしながら、それらは、十分な制御を可能にするために、特定の又は精密な構成を要求し得る。また、それらは、高圧ストレスが入力及び出力電圧を超えるような場合に、高圧ストレスを含む高度なストレスに耐えることができるコンポーネントを要求し得る。さらに、いくつかの実施形態において、フライバック構成態様は、トランスコア内の磁界に相当なエネルギーを貯蔵することを要求し、それにより、例えば、他の構成において、それらの構成がトランスコア内の磁界にエネルギーを貯蔵しない場合に経験され得るよりも潜在的に大きなコア損失をもたらす可能性がある。概して、回路１９０１等のフライバック関連構成を使用する双方向充電制御ネットワークは、いくつかの実施形態において、例えば、高い電力密度及び比較的少数の構成要素等の利点を提供又は可能にし得る。
図２２は、図２１に示されている簡略化された回路１９０１の態様を組み込んだ例示的な実装であり得る、回路２０００として実装された、双方向充電ネットワークのブロック図である。簡略化された回路２０００は、（潜在的に、図示されていない他のものの中でも）カスタムトランス２００２（図２１に示されているようなトランス１９２０の一例であり得る）と、一次側スイッチ２００４（図２１に示されているようなスイッチＳｆの一例であり得る）と、一次側アクティブクランプ（クランプ回路）２００６（図２１に示されているような一次側クランプ回路１９１８の一例であり得る）と、一次側ゲートドライバ２００８と、二次側スイッチ２０１０（図２１に示されているようなスイッチＳｒの一例であり得る）と、二次側ゲートドライバ２０１２と、二次側パッシブクランプ２０１４（図２１に示されているような二次側クランプ回路１９２０の一例であり得る）と、バッテリ（図２１に示されているようなバッテリ１９０２の一例であり得る）と、バイパスキャパシタ２０１６と、出力／高圧エネルギー貯蔵キャパシタ２０１８（図２１に示されているようなエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４の一例であり得る）と、一次側アクティブクランプドライバ２０２０とを備える。
図２３～図２９は、図２２に示されている回路２０００のコンポーネントを実装する例示的な回路の概略図である。
図２３は、（図２２に示されているような）カスタムトランス回路２００２の概略図である。概して、カスタムトランス回路２００２は、高圧隔離のために設計され、非常に高い巻数比を有する。
図２４は、一次側スイッチ２００４の概略図である。一次側スイッチ２００４は、スイッチング損失を最小限に抑えるとともに物理ボリュームを最小にするように構成又は選択される。
図２５は、一次側アクティブクランプ２００６の概略図である。特に一次側における、その二次側に対してより低い電圧を前提としたときのアクティブクランプの利点が、図２１を参照しながら説明される。クランプ２００６は、スイッチドＲＣダンパを使用する。概して、抵抗器（Ｒ７）及びキャパシタ（Ｃ１２）のチューニングは、物理的なデバイス構成に関連して実行され、エネルギー損失を最小限に抑えるように、抵抗が最小限に抑えられる。いくつかの実施形態において、Ｒ７は、例えば、キャパシタＣ１２のＥＳＲが十分なダンピングを提供する場合等に、省略されてよい。図２５において、インダクタ２００８は、例えば、クランプ２００６の寄生インダクタンス、又は、ＥＭＣ性能を改善するためにクランプスイッチイング遷移の速度を落とすための意図的なインダクタンスのいずれかを表し得る。
図２６は、一次側ゲートドライバ２００８の概略図である。ゲートドライバ２００８は、一次側スイッチ２００４及びクランプスイッチの制御を可能な限り単純に維持するように構成又は選択され、具体的には、ＧＡＮＦＥＴ（窒化ガリウムＦＥＴ）を駆動するように設計されている。
図２７は、二次側スイッチ２０１０の概略図である。スイッチ２０１０は、超高速スイッチング速度を可能にするように、またエネルギー損失を最小限に抑えるように構成又は選択される。
図２８は、隔離されたゲートドライバとして実装された二次側ゲートドライバ２０１２の概略図である。いくつかの実施形態において、ゲートドライバは、隔離されたＤＣ／ＤＣコンバータを要求し得る。様々な実施形態において、ゲートドライバ２０１２は、別個のコンバータを使用してもよいし又はコントローラと組み合わせられてもよい。
図２９は、二次側パッシブクランプ２０１４の例示的な概略図である。いくつかの実施形態において、クランプ２０１４は、より迅速な応答時間のために１又は複数のショットキーダイオードを使用してよい。クランプ２０１４は、物理的な回路構成に合わせてチューニングされる必要があり得る。
図３０～図３３は、図２１に示されているような簡略化された双方向充電制御回路１９０１又は図２２に示されているような回路２０００とともに実装することができる充電及び電流フローパスの例示的な概略図である。
双方向充電制御回路１９０１（又は、図２２に示されているような回路２０００等の、それを実装している回路）では、順充電において、エネルギーは、バッテリ１９０２からエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４に移送され、逆充電段階において、エネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４からバッテリ１９０２に移送される。順充電は、２つの段階、すなわち、エネルギーがトランス１９２０における貯蔵のためにバッテリ１９０２からトランス１９２０に移送される充電段階と、それに続く、エネルギーがエネルギー貯蔵キャパシタにおける貯蔵のためにトランス１９２０からエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４に移送される放電段階とを含む。このように、順充電段階及び逆放電段階は、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４による貯蔵のために、エネルギーをバッテリ１９０２からエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４に移送する。これは、例えば、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４が電気治療波形を患者に送達するために治療電流制御ネットワークに提供するエネルギーを有するように、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４を充電するために使用されてよい。
しかしながら、回路１９０１は双方向性であるので、概ね相似する逆モードもまた存在する。逆充電もまた、２つの段階、すなわち、エネルギーがトランス１９２０における貯蔵のためにエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４からトランス１９２０に移送される充電段階と、それに続く、エネルギーがバッテリ１９０２における貯蔵のためにトランス１９２０からバッテリ１９０２に移送される放電段階とを含む。このように、逆充電段階及び放電段階は、バッテリ１９０２による貯蔵のために、エネルギーをエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４からバッテリ１９０２に移送する。これは、例えば、使用されないエネルギーをエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４からバッテリ１９０２に戻すことに使用されてよい。
図３０は、エネルギーをトランス１９２０における貯蔵のためにバッテリ１９０２からトランス１９２０に移送させる、電流が概ね時計回り方向に流れる順充電パス２８０２を示している。図３１は、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４による貯蔵のためにエネルギーをトランス１９２０からエネルギー貯蔵キャパシタ１９０６に移送させる、電流が概ね時計回りに流れる順放電パス２９０２を示している。
図３２は、エネルギーをトランス１９２０における貯蔵のためにエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４から中央トランス１９２０に移送させる、電流が概ね反時計回りに流れる逆充電パス３００２を示している。図３３は、エネルギーをバッテリによる貯蔵のためにトランス１９２０からバッテリ１９０２に移送させる、電流が概ね反時計回りに流れる逆放電パスを示している。
図３４は、図２１に示されているような簡略化された双方向充電制御回路１９０１の動作に関連付けることができる、（異なるスケーリングでの）順充電及び逆充電における理想化充電波形のグラフ図である。示されているように、波形は、境界伝導モード（ＢＣＭ）制御に関連付けられている。特に、プロット３２０２は、順充電での一次側１９２２巻線における電流を表す、スイッチＳｆで測定された電流、又は、逆充電での二次側１９２４巻線における電流を表す、スイッチＳｒで測定された電流を示している。プロット３２０６は、順充電での二次側１９２４巻線における電流を表す、スイッチＤｆで測定された電流、又は、逆充電での一次側１９２２巻線における電流を表す、Ｄｒで測定された電流を示している。そのため、示されている実施形態において、Ｄｆ及びＤｒを通る電流は、一次側１９２２巻線を通る電流を常に表し、Ｓｆ及びＤｒを通る電流は、二次側１９２４巻線を通る電流を常に表す。
電圧波形プロット３２０４及び３２０８では、それぞれ、矩形波は、図２１にそれぞれ示されているようなバッテリ１９０２及びキャパシタ１９０４それぞれの負極端子に対する、一次及び二次巻線の下部における電圧を示している。矩形波のそれぞれにおいて、電流がスイッチオンされ流れる場合には、電圧は、ゼロすなわち各矩形波の下部の水平線まで降下するが、電流がスイッチオフされ流れない場合には、より高い電圧にすなわち各矩形波の上部の水平線まで増加する。プロット３２０４において、中央水平線は、バッテリ１９０２電圧を表しており、プロット３２０８において、中央水平線は、エネルギー貯蔵キャパシタ１９０４電圧を表している。
図３５は、本開示の実施形態による、電力最適化連続伝導モード（ＣＣＭ）波形及び境界伝導モード（ＢＣＭ）波形のグラフ図である。プロット２６０２は、ＢＣＭに関し、プロット２６０４は、ＣＣＭに関する。
図３６は、プロット３４０２が、出力／エネルギー貯蔵キャパシタにおける横軸上に示す電圧の範囲にわたる、いくつかの実施形態による、ＢＣＭエネルギー移送によって分割された電力最適化ＣＣＭエネルギー移送を示すグラフ図である。したがって、垂直軸の値は、ＢＣＭに対して、電力最適化ＣＣＭを用いればエネルギーがどれだけより高速に移送されるかに対応する。
図３７は、本開示の実施形態による、ＣＣＭ制御とともに使用される平均入力電流センス回路２０１０の例示的な概略図である。全てのＣＣＭ制御が、平均バッテリ電流に少なくとも部分的に基づくわけではない。例えば、多くが、巻線電流の測定に基づいている。本開示のいくつかの実施形態は、例えば、最大エネルギー移送を確実にする等のために、利用可能なコンバータ設計とともに、既知のソース（例えば、バッテリ）及び負荷（例えば、キャパシタ）等と併せて、平均バッテリ電流を使用することによって巻線電圧及び電流の不安定性を少なくとも部分的に補償するＣＣＭ制御を提供する。
いくつかの実施形態において、ＢＣＭは、エネルギー効率を高めることができるバレースイッチングとともに使用される。一般に、平均電流は、ＣＣＭを用いるかＢＣＭを用いるかを問わず、平均エネルギー移送に比例し得る。しかしながら、ＢＣＭモードの潜在的利点は、それがいくつかの状況下で可能であることである。一方で、ＣＣＭは、同じピーク電流でより高い平均電流を有し得、したがって潜在的により高い損失／より低い効率に関する犠牲を伴うが、より高いエネルギー移送速度を有することができる。
プロット２６０２、２６０４によって示されているように、電力最適化ＣＣＭは、例えば、低圧で７５％より高速なエネルギー移送等、低出力電圧でＢＣＭよりも高速なエネルギー移送を提供することができる。しかしながら、電力最適化ＣＣＭは、ＢＣＭに対して、より高いスイッチ及びトランス損失ももたらす場合があり、特定の閾値を超える電圧等で十分に安定な制御を困難又は不可能にする場合があり、また逆モードでの制御を特に困難にする場合がある。いくつかの実施形態において、不連続導通モード（ＤＣＭ）は、ＢＣＭが不十分に制御可能になる条件において、フォールバックとして使用されてよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、例えば、潜在的に他のものの中でも、電力最適化ＣＣＭ等のＣＣＭ、バレースイッチングを伴うＢＣＭ、バレースイッチングを伴わないＢＣＭ、及びＤＣＭを使用するモードになってよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、最適な性能及び／又は効率を提供するために、異なる状況下で、電圧又は電圧範囲を含み得る因子によって、特定のそのようなモードを切り替えてよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、これに関して１つ又は複数のアルゴリズムを使用してよい。
特に異なる電圧範囲でのＣＣＭ及びＢＣＭの相対的な利点及び欠点を前提とすると、いくつかの実施形態は、最適な動作のためにＣＣＭ及びＢＣＭの組み合わせを使用する。例えば、ＣＣＭは、より低い電圧範囲に関連付けられた期間（及び潜在的に他の条件）等の、それが最適であるか又は最適である可能性が高いと決定された特定の期間中に使用されてよく、ＢＣＭは、より低い電圧範囲に関連付けられた期間等の、それが最適である特定の期間中に使用されてよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、特定の時間において又は特定の期間中に、最適であるか又は最適である可能性が高いと決定されるのがＣＣＭ又はＢＣＭのいずれであるかを決定するために、１つ又は複数のアルゴリズムを使用してよい。これに従って、コントローラは、ＣＣＭ又はＢＣＭの使用を引き起こしてよく、例えば、関連付けられた動作電圧範囲を含み得る条件に応じて、これら２つの間を交互に行わせてよい。
双方向充電において、エネルギーがバッテリ（図２１に示されているようなバッテリ１９０２等）に移送され得るので、双方向充電制御回路１９０１の動作中等に、バッテリが過充電であるか又は過充電になり得る場合が問題であり得る。バッテリ過充電（Ｂａｔｔｅｒｙ ｏｖｅｒｃｈａｒｇｉｎｇ）又はバッテリオーバーチャージ（ｂａｔｔｅｒｙ ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ）は、これらの用語が本明細書において使用されるとき、例えば、特定の事前に定められた限界を超えるバッテリの充電又はバッテリのチャージを含むことができ、上記限界は、１又は複数の因子を考慮して定められてよく、上記因子は、例えば、バッテリ及び／又はその動作に関連して、潜在的に他のものの中でも、バッテリの定格若しくは電圧定格に関する因子、安全性、信頼性、バッテリを損傷しないこと、効率的な動作、最適な動作、又は最適な性能を含んでよい。バッテリ充電限界（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌｉｍｉｔ）又はバッテリチャージ限界（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒｇｅ ｌｉｍｉｔ）は、これらの用語が本明細書において使用されるとき、それを超えるとバッテリが過充電になるバッテリ充電又はバッテリチャージの限界を含むことができる。
いくつかの実施形態において、双方向充電制御ネットワーク及び回路を使用する際に、バッテリ過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるべく、様々な構成、動作、戦略、技術、又は方法が使用されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、バッテリ充電、又は、決定、推定、若しくは予想されるバッテリ充電が、バッテリ充電限界の特定のパーセンテージ（例えば、バッテリ充電限界の８０％であるか又は８０％超１００％未満等）に制限され、例えば、特定の予想されるレベルを超える予想されないバッテリチャージによって、意図せず又は偶発的にバッテリ充電限界を超えるようにバッテリチャージが増加されないか又はその可能性が低いようにする。さらに、いくつかの実施形態において、エネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタ（図２１に示されているようなエネルギー貯蔵キャパシタ１９０４等）からトランス１９２０を介してバッテリ（図２１のバッテリ１９０２等）に移送されるとき、過充電を回避するか又は過充電のリスクを最小限に抑えるために、エネルギーがバッテリ１９０２による貯蔵のためにバッテリ１９０２に移送される速度、又は決定、推定、若しくは予想される速度が制限又は抑制され得、いくつかの実施形態において、これは、例えば１つ又は複数のアルゴリズムの使用等を含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、過充電が発生しないか又は発生する可能性が低くなるように、バッテリ１９０２へのエネルギーの移送に関するレベルを制限又は抑制することを決定する際に、回路動作におけるエネルギー消費の速度、又は決定、推定、若しくは予想される速度（例えば、動作中のエネルギー損失であり得る）、及びバッテリ１９０２充電で結果として生じるドレーンが考慮されてよい。これは、例えば、バッテリ１９０２へのエネルギー移送又はその充電の速度、又は決定、推定、若しくは予想される速度が、バッテリ１９０２からのエネルギー移送又はその放電の速度、又は決定、推定、若しくは予想される速度を超えないことを確実にし、したがってバッテリの充電の意図しない増加又はバッテリの過充電のリスクを防止するか又は最小限に抑えることを含むことができる。
いくつかの実施形態において、回路１９０１等の双方向充電制御ネットワーク又は回路の制御は、バレースイッチングの使用を含んでよく、これにより、例えば、エネルギー損失の低減によるエネルギーの節約又はより優れたエネルギー効率をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、ＢＣＭは、バレースイッチング及び図２５に示されているような一次側１９２２上のアクティブクランプ２００６（又は、図２１に示されているような一次側１９２２若しくは二次側１９２４の１若しくは複数の他のアクティブクランプ）等の１又は複数のアクティブクランプとともに使用又はいくつかの期間中に使用されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、バレースイッチングは、アクティブクランプを伴わずに使用されてよい。
いくつかの実施形態において、回路１９０１等の双方向充電制御ネットワークとともに、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ材料が、様々な電気コンポーネントに使用されてよく、それにより、より少ないエネルギー損失でのより高速なスイッチングを可能にし、したがってマグネティクス等のコンポーネントをより小さくすることを可能にし、それにより重量及びサイズを低減させるとともに潜在的な可搬性を高めることを含む、動作及び効率における利点が提供される。ＣＣＭ制御を使用するようないくつかの実施形態において、例えば、約４秒のバッテリ及びキャパシタ充電時間が実現され得る（又は、例えば秒単位で、０．３～０．５、０．５～０．７、０．７～１．０、１．０～２．０、２．０～３．０、３．０～４．０、若しくは４．０～７．０、若しくは７．０～１０等の、０．３～１０）。しかしながら、いくつかの実施形態又は実装において、例えば、相当に大きなコンバータ等で、より高速な充電時間が要求される場合がある。そのため、いくつかの実施形態において、充電速度及びコンポーネントの選択が考慮され、予想される１つの用途又は複数の用途、可搬性の必要性又は可搬性の程度、及び潜在的に他の要因を含み得る因子に基づいて最適化されてよい。
図３８は、本開示の実施形態による、トランス回路３８０４と接続された第１の回路３８０２を含む双方向充電制御ネットワーク３８００の例示的な概略図である。示されているように、双方向充電制御ネットワーク３８００は、電流供給ＤＣ－ＤＣコンバータの形態として言及され得る。
示されているように、双方向充電制御ネットワーク３８００において、第１の回路３８０２は、バッテリ３８１０に接続されており、トランス回路３８０４は、患者に送達される電気治療電流のためのエネルギーを提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２に接続されている。第１の回路３８０２は、バックキャパシティでは順モードで、ブーストキャパシティでは逆モードで動作するように構成されている。より具体的には、第１の回路３８０２は、順モードではシンクロナスバックコンバータとして動作し、逆モードではシンクロナスブーストコンバータとして動作するように、シンクロナスコンバータとして構成されている。順モードでは、エネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタ３８１２による貯蔵のためにバッテリ３８１０からエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２に流れ、逆モードでは、エネルギーは、バッテリ３８１０による貯蔵のためにエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２からバッテリ３８１０に流れる。
示に示されているように、第１の回路３８０２は、ハーフブリッジとして構成されている２つのスイッチＳ１及びＳ２と、１つのインダクタＬ１とを含む。第１の回路３８０２は、トランス回路３８０４に中間ノードＮ１及びＮ２を介して接続されている。
トランス回路は、ノードＮ３及びＮ４を介してトランス３８０８に接続されているスイッチＳ３～Ｓ６を含むＨブリッジ３８０６を含む。トランス３８０８は、ノードＮ５及びＮ６を介して、スイッチＳ７及びＳ８を含むハーフブリッジ３８１４を含む回路３８００の一部並びにキャパシタＣ１及びＣ２に接続されており、この部分は、ノードＮ７及びＮ８を介してエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２に接続されている。
いくつかの実施形態において、トランス回路３８０４は、略完璧なＤＣトランス挙動を実現するために高周波数入力チョッピングを使用する。Ｈブリッジ３８０６（フルブリッジ）の使用は、トランス銅の使用を最大化するのに役立つことができ、それにより全体的なサイズ及び重量を最小化するのに役立つ。また、いくつかの実施形態及び回路３８００の構成において、トランス３８０８は、１つの一次側巻線のみを要求し、電流がトランス３８０８を通過しないデッドタイムが排除され、その特性は、要求される銅の量を最小限に抑えるのに役立つことができる。
さらに、ハーフブリッジ３８１４の使用は、高圧アクティブコンポーネントの必要な数を最小限に抑えることに役立つことができ、サイズ、重量、及び／又はコストを最小限に抑えるのにも役立つ。例えば、高圧動作のために、より大きなより高価な高圧スイッチが要求される場合があり、またスイッチをターンオン及びオフするために、隔離されたゲートドライバが要求される場合がある。隔離されたゲートドライバのそれぞれは、さらに、隔離のためのトランスを伴う自身の電源を要求する場合があり、それにより、回路３８００コンポーネントの全体としてのサイズ、重量、及び／又は、費用がかなり増加する場合がある。
図３９は、本開示の実施形態による、見かけのキャパシタンス３９０４の説明３９０４を含む、図３８に示されているような例示的なトランス回路３８０４の例示的な概略図３９００である。図３８及び図３９を参照すると、中間ノードＮ１及びＮ２において、したがって第１の回路３８０２の動作に対して、トランス回路３８０４は、エネルギー貯蔵キャパシタのキャパシタンスよりもはるかに大きな単純化された同等の又は見かけのキャパシタンスを有し、またこれと同時に、この見かけのキャパシタンスが、低圧であるが高キャパシタンスのキャパシタとして見える。具体的には、図示されている例において、エネルギー貯蔵キャパシタ３８１２は、１００マイクロファラッドのキャパシタンスを有するが、見かけのキャパシタンスははるかに大きく、１１．５６ファラッドである。例えば、いくつかの実施形態において、インピーダンス変換は、（２＊Ｎｓｅｃ／Ｎｐｒｉ）の２乗倍であり、Ｎｓｅｃは、トランス３８０８の二次巻数であり、Ｎｐｒｉは、一次巻数である。例えば、巻数比は１７０（又は、例えば１５０～１９０）であり得、したがってキャパシタンスは（２＊１７０）の２乗）＊１００ｕＦ＝１００ｕＦ＝１１．５６Ｆであり得る。いくつかの実施形態において、より高い見かけのキャパシタンス３９０６の両端のより低い見かけの電圧は、バックキャパシティでの回路３８００の動作をより単純で効率的にし得ることを含む利点をもたらすことができる。
図４０は、本開示の実施形態による、サブパス４００２及び４００４を含む第１の順モード電流フローパス４０００の説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。図４１は、サブパス４１０２及び４１０４を含む第２の順モード電流フローパス４１００を示している。順モードパス４０００、４１００は、単純な方形波ドライブをもたらすとともに５０％のデューティサイクルを有することで、比較的単純な制御及び動作を可能にする。特に、例えば、５０％のデューティサイクルは、トランス３８０８を通るゼロ又は実質ゼロ平均電流をもたらすことで、電界蓄積を排除又は大幅に低減させ、これは最適なトランス動作にとって重要である。
図４２は、本開示の実施形態による、サブパス４２０２及び４２０４を含む第１の逆モード電流フローパス４２００の説明を含む、図３８の双方向充電制御ネットワークの例示的な概略図である。図４３は、サブパス４３０２及び４３０４を含む第２の逆モード電流フローパス４３００を示している。順パス４０００、４１００と同様に、逆パス４２００、４３００は、単純な方形波ドライブをもたらすとともに５０％のデューティサイクルを有することで、比較的単純な制御及び動作を可能にする。
図４４は、本開示の実施形態による、図４０～図４１に関連付けられた電流及び電圧波形４４０２～４４１０のグラフ図を含む。図４５は、図４２～図４３に関連付けられた電圧波形４５０２～４２１０のグラフ図を含む。より具体的には、プロット４４０２及び４４０４は、第１の順モード電流フローパス４０００及び第２の順モード電流フローパス４１００からもたらされる実質的に矩形波をそれぞれ示している。プロット４４０６及び４４０８は、第１の逆モード電流フローパス４２００及び第２の逆モード電流フローパス４３００からもたらされる実質的に矩形波をそれぞれ示している。図４４において、プロット４４１０は、順モードでの動作に関して、バッテリ３８１０からエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２にエネルギーが流れるにつれて、エネルギー貯蔵キャパシタにかかる電圧が安定に立ち上がることを示している。反対に、図４５において、プロット４５１０は、逆モードでの動作に関して、エネルギー貯蔵キャパシタ３８１２からバッテリ３８１０にエネルギーが流れるにつれて、エネルギー貯蔵キャパシタにかかる電圧が安定に立ち下がることを示している。図４６は、本開示の実施形態による、図３８の双方向充電制御ネットワークに関連付けられた電圧波形のグラフ図を含む。具体的に、プロット４６０６は、順モード４６０２及び逆モード４６０４における、バッテリ３８１０を通る立ち上がり電流及び立ち下がり電流を示している。プロット４６０８は、順モード４６０２及び逆モード４６０４における、トランス３８０８を通る交流を示している。プロット４６１０は、エネルギー貯蔵キャパシタ３８１２電圧が、順モード４６０２で、バッテリ３８１０からエネルギー貯蔵キャパシタ３８１２にエネルギーが流れるにつれて安定に立ち上がり、逆モード４６０４で、エネルギー貯蔵キャパシタ３８１２からバッテリ３８１０にエネルギーが流れるにつれて安定に立ち下がることを示している。
図４７は、治療電流制御システムの実施形態の態様を組み込んでよい、治療送達制御素子を含む様々なデバイスのシステム４７００のコンポーネントを示す概略図である。図４８は、治療電流制御システムの実施形態の態様を組み込んでよい患者モニタ及び治療送達制御素子を含む治療用医療デバイスを含むシステムのコンポーネントを示す概略図である。図４７及び図４８において、医療デバイスは、治療電流制御システム又は治療電流制御ネットワーク等の本明細書で説明される実施形態を組み込むことができる除細動器又はペースメーカとして、このようなデバイスを含むことができる。図４７及び図４８に示されている医療デバイスは、ポータブル、ウェアラブル、又はハンドヘルドのバラエティをさらに含むことができる。
図４７を参照すると、例えば、本明細書における様々な図に関連して議論されている様々なデバイスのコンポーネントの例が概略的に示されている。これらのデバイスは、医療デバイス１１０、１又は複数の追加の医療デバイス２１０、１又は複数のコンピューティングデバイス３１０、及び１又は複数のサーバ１１１０を含んでよい。一実装において、医療デバイス１１０及び２１０のうちの少なくとも１つは、医学的治療を患者に送達するように構成されている治療用医療デバイスであってよく、患者モニタリング及び／又は診断ケアに限定されない場合がある。コンピューティングデバイス３７０は、医療デバイスとして機能するように適合されてよい。一実装において、コンピューティングデバイス３７０は、患者に治療を送達するように構成されている治療用医療デバイスでなくてよい。そのような実装において、コンピューティングデバイス３７０は、患者モニタリング及び／又は診断ケアに限定されてよい。
デバイス１１０、２１０、３１０及び１１１０のうちの１又は複数は、通信カップリング２９８、３９６、３９７、１１７０、１１８０及び／又は１１９０を介して通信可能に結合されてよい。これらの通信カップリングは、それぞれ有線及び／又は無線通信リンクであってよい。有線通信リンクは、有線電気カップリング、光ケーブルを介した光カップリング等を含んでよい。無線通信リンクは、無線周波数又は他の伝送媒体を介して、及び／又は、ローカルエリアネットワーク、アドホックネットワーク、メッシュネットワーク、セルラ及び／又は他の通信ネットワーク、コンピュータネットワーク等のようなネットワークを介したカップリングを含み得る。本明細書で説明されている通信リンクは、例えば、８０２．１１、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等のようなプロトコルを利用してよい。通信リンクは、通信ＲＦＩＤタグを介して実装されてよい近距離無線通信を含んでよい。通信リンクは、ローカルエリアネットワーク、セルラネットワーク、衛星ネットワーク、及び／又はコンピュータネットワーク（例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク）等の１又は複数のネットワーク（例えば、ネットワーク１０１及び１１１）を含んでよい。様々な実装において、本明細書で説明されている通信カップリングは、セキュアな及び／又は認証された通信チャネルを提供してよい。一実装において、本明細書で説明されているデバイスは、通信カップリングを介して送信及び／又は受信されたデータを暗号化及び／又は復号してよい。
図４７において、コンポーネント１２０、１２１、１３０、１４４、１４５及び１５５は、双方向通信のために互いに通信可能に結合（直接及び／又は間接的に）されている。同様に、コンポーネント２２０、２２１、２３０、２４４、２４５及び２５５は、双方向通信のために互いに通信可能に結合（直接及び／又は間接的に）されており、コンポーネント３２０、３２１、３３０、３４４及び３４５は、双方向通信のために互いに通信可能に結合（直接及び／又は間接的に）されている。
図４７において別個のエンティティとして示されているが、コンポーネント１２０、１２１、１４５、及び／又は１５５は、組み合わせて１又は複数のディスクリートコンポーネント１４５及び／又は１５５にしてよく、プロセッサ１２０の一部であってよい。プロセッサ１２０及びメモリ１２１は、本明細書で説明される機能を実行すべく、関連付けられた回路を含む及び／又はそれに結合されてよい。図４７において別個のエンティティとして示されているが、コンポーネント２２０、２２１、２４５、及び／又は２５５は、組み合わせて１又は複数のディスクリートコンポーネント２４５及び／又は２５５にしてよく、プロセッサ２２０の一部であってよい。プロセッサ２２０及びメモリ２２１は、本明細書で説明される機能を実行すべく、関連付けられた回路を含む及び／又はそれに結合されてよい。図４７において別個のエンティティとして示されているが、コンポーネント３２０、３２１及び３４５は、組み合わせて１又は複数のディスクリートコンポーネントにしてよく、コンポーネント３４５は、プロセッサ３２０の一部であってよい。プロセッサ３２０及びメモリ３２１は、本明細書で説明される機能を実行すべく、関連付けられた回路を含む及び／又はそれに結合されてよい。
医療デバイス１１０及び／又は２１０は、治療送達制御モジュール１５５又は２５５を有してよい。例えば、治療送達制御モジュール１５５及び／又は２５５は、ペーシングパルス又は除細動パルスのための電気エネルギーを貯蔵するように構成されている１又は複数のキャパシタを含む電気治療送達回路であってよい。電気治療送達回路は、抵抗器、追加のキャパシタ、リレー、及び／又はスイッチ、Ｈブリッジ等の電気的ブリッジ（例えば、複数のＩＧＢＴを含む）、電圧測定コンポーネント、及び／又は電流測定コンポーネントをさらに含んでよい。別の例として、治療送達制御モジュール１５５及び／又は２５５は、機械的圧迫デバイスを制御するように構成されている圧迫デバイス電気機械コントローラであってよい。さらなる一例として、治療送達制御モジュール１５５及び／又は２５５は、薬剤送達、体温管理、ベンチレーション、及び／又は他のタイプの治療送達を制御するように構成されている電気機械コントローラであってよい。
医療デバイス１１０（例えば、第１の医療デバイス）は、１又は複数の患者インタフェースデバイス１６０を組み込む及び／又はそれに結合するように構成されてよい。患者インタフェースデバイス１６０は、１又は複数の治療送達コンポーネント１６１ａ及び１又は複数のセンサ１６１ｂを有してよい。同様に、医療デバイス２１０（例えば、第２の医療デバイス）は、１又は複数の患者インタフェースデバイス２６０を組み込む及び／又はそれに結合するように構成されてよい。患者インタフェースデバイス２６０は、１又は複数の治療送達コンポーネント２６１ａ及び１又は複数のセンサ２６１ｂを有してよい。コンピューティングデバイス３７０は、医学的用途のために適合されてよく、１又は複数の患者インタフェースデバイス３６０を組み込む及び／又はそれに結合するように構成されてよい。患者インタフェースデバイス３６０は、１又は複数のセンサ３６１を有してよい。治療送達コンポーネント２６１ａは、実質的に、治療送達コンポーネント１６１ａに関連して本明細書で説明されたようなものであってよい。同様に、センサ２６１ｂ及び３６１は、実質的に、センサ１６１ｂに関連して本明細書で説明されたようなものであってよい。
医療デバイス２１０は、医療デバイス１１０に関して上で説明されたものと実質的に同様の方式で患者データを受信してよい。デバイス２１０は、治療送達コンポーネント２６１ａ及びセンサ２６１ｂから受信された信号に基づいて患者データを受信してよい。センサ２６１ｂは、実質的に、センサ１６１ｂに関連して本明細書で説明されたようなものであってよい。
センサ１６１ｂ、２６１ｂ及び３６１は、検知電極（例えば、検知電極１６２）、ベンチレーション及び／又は呼吸センサ（例えば、ベンチレーション及び／又は呼吸センサ１６４）、温度センサ（例えば、温度センサ１６７）、胸骨圧迫センサ（例えば、胸骨圧迫センサ１６８）等を含んでよい。例えば、検知電極は、心臓検知電極を含んでよい。心臓検知電極は、患者のＥＣＧ情報を測定するように患者の電気生理学における変化を測定するように構成されている導電性及び／又は容量結合電極であってよい。検知電極は、患者の経胸壁インピーダンス及び／又は心拍数をさらに測定してよい。ベンチレーション及び／又は呼吸センサは、肺活量測定センサ、フローセンサ、圧力センサ、例えば、パルスオキシメトリセンサ、酸素化センサ（例えば、筋肉酸素／ｐＨ）、Ｏ２ガスセンサのうちの１又は複数等の酸素及び／又は二酸化炭素センサ、及びカプノグラフィセンサ、インピーダンスセンサ、並びにそれらの組み合わせを含んでよい。温度センサは、赤外線温度計、接触温度計、リモート温度計、液晶温度計、サーモカップル、サーミスタ等を含んでよく、患者の温度を内部及び／又は外部から測定してよい。胸骨圧迫センサは、例えば、１又は複数の加速度計、１又は複数の力センサ、１又は複数の磁気センサ、１又は複数の速度センサ、１又は複数の変位センサ等を含む１又は複数のモーションセンサを含んでよい。胸骨圧迫センサは、胸部の動きを示す１又は複数の信号を、有線及び／又は無線接続を介して医療デバイス１１０及び／又は２１０に提供してよい。胸骨圧迫センサは、例えば、限定されるものではないが、圧迫パック、スマートフォン、ハンドヘルドデバイス、ウェアラブルデバイス等であってよい。胸骨圧迫センサは、救助者及び／又は自動化胸骨圧迫デバイス（例えば、ベルトシステム、ピストンシステム等）によって与えられる胸部の動きを検出するように構成されてよい。胸骨圧迫センサは、変位データ、速度データ、解放速度データ、加速度データ、力データ、圧迫回数データ、滞留時間データ、ホールド時間データ、血流データ、血圧データ等を含む胸骨圧迫データを示す信号を提供してよい。一実装において、除細動及び／又はペーシング電極は、胸骨圧迫センサを含むか又はそれに結合されるように構成されてよい。
様々な実装において、センサ１６１ｂ、２６１ｂ及び／又は３６１は、例えば、限定されるものではないが、心電図（ＥＣＧ）、血圧、心拍数、呼吸数、心音、肺音、呼吸音、呼気終末ＣＯ２、筋肉酸素の飽和度（ＳＭＯ２）、酸素飽和（例えば、ＳｐＯ２及び／又はＰａＯ２）、脳血流、ポイントオブケアの検査室測定（例えば、乳酸塩、グルコース等）、温度、脳波図（ＥＥＧ）信号、脳酸素レベル、組織ｐＨ、組織の液体レベル、超音波、ラリンゴスコピー、及び／又は他の医療イメージング技術を介したイメージ及び／又はビデオ、近赤外線反射スペクトロスコピー、ニューモグラフィ、カルジオグラフィ、及び／又は患者の動作を含むセンサデータを提供するように構成されている１又は複数のセンサデバイスを含んでよい。イメージ及び／又はビデオは、二次元又は３次元であってよい。
１又は複数の治療送達コンポーネント１６１ａ及び２６１ａは、電気治療電極（例えば、電気治療電極１６６ａ）、換気デバイス（例えば、換気デバイス１６６ｂ）、静脈内デバイス（例えば、静脈内デバイス１６６ｃ）、圧迫デバイス（例えば、圧迫デバイス１６６ｄ）等を含んでよい。例えば、電気治療電極は、除細動電極、ペーシング電極、及びそれらの組み合わせを含んでよい。換気デバイスは、チューブ、マスク、腹部及び／又は胸骨圧迫器（例えば、ベルト、胸甲等）等、並びにそれらの組み合わせを含んでよい。静脈内デバイスは、薬剤送達デバイス、流体送達デバイス、及びそれらの組み合わせを含んでよい。圧迫デバイスは、腹部圧迫器、胸骨圧迫器、ベルト、ピストン、及びそれらの組み合わせ等の機械的圧迫デバイスを含んでよい。様々な実装において、治療送達コンポーネント１６１ａ及び／又は２６１ａは、センサデータを提供する及び／又はセンサに結合される及び／又はセンサを組み込むように構成されてよい。例えば、電気治療電極は、経胸壁インピーダンス、ＥＣＧ、心拍数等のようなセンサデータを提供してよい。さらに、電気治療電極は、胸骨圧迫センサを含む及び／又はそれに結合されてよい。別の例として、換気デバイスは、フローセンサ、ガス種センサ（例えば、酸素センサ、二酸化炭素センサ等）等に結合する及び／又はそれらを組み込んでよい。さらなる一例として、静脈内デバイスは、温度センサ、フローセンサ、血圧センサ等に結合する及び／又はそれらを組み込んでよい。また別の例として、圧迫デバイスは、胸骨圧迫センサ、患者位置センサ等に結合する及び／又はそれらを組み込んでよい。治療送達制御モジュール１５５及び２５５は、治療送達コンポーネント１６１ａ及び２６１ａにそれぞれ結合し、これを制御するように構成されてよい。
１又は複数のセンサ１６１ｂ、２６１ｂ及び３６１並びに／又は治療送達コンポーネント１６１ａ及び２６１ａは、センサデータを提供してよい。操作インタフェース及び／又はプレイバックインタフェースにおいて提供される患者データは、センサデータを含んでよい。例えば、医療デバイス１１０（例えば、第１の医療デバイス）は、センサデータを決定するために、センサ１６１ｂ及び／又は治療送達コンポーネント１６１ａから受信された信号を処理してよい。同様に、医療デバイス２１０は、センサデータを決定するために、センサ２６１ｂ及び／又は治療送達コンポーネント２６１ａから受信された信号を処理してよく、コンピューティングデバイス３７０は、センサデータを決定するために、センサ３６１から受信された信号を処理してよい。
図４８を参照すると、モジュール式治療用医療デバイス／患者モニタのコンポーネントの例４８００が示されている。モジュール式治療用医療デバイス／患者モニタは、互いに通信可能に結合されるように構成されている治療用医療デバイス及び患者モニタを含んでよい。例えば、治療用医療デバイスは、除細動器であってよく、モジュール式治療用医療デバイス／患者モニタは、互いに通信可能に結合されるように構成されている除細動器及び患者モニタを有してよい。図４８では別個のエンティティとして示されているが、コンポーネント４２０ａ、４２１ａ、４４５ａ、及び／又は４５５は、組み合わせて１又は複数のディスクリートコンポーネント４４５ａ、及び／又は４５５にしてよく、プロセッサ４２０ａの一部であってよい。同様に、図１２では別個のエンティティとして示されているが、コンポーネント４２０ｂ、４２１ｂ、及び／又は４４５ｂは、組み合わせて１又は複数のディスクリートコンポーネントにしてよく、コンポーネント４４５ｂは、プロセッサ４２０ｂの一部であってよい。プロセッサ４２０ａ及びメモリ４２１ａは、本明細書で説明される機能を実行すべく、関連付けられた回路を含む及び／又はそれに結合されてよい。同様に、プロセッサ４２０ｂ及びメモリ４２１ｂは、本明細書で説明された機能を実行すべく、関連付けられた回路を含む及び／又はそれに結合されてよい。コンポーネント４２０ａ、４２１ａ、４３０ａ、４４４ａ、４４５ａ及び４５５は、双方向通信のために互いに通信可能に結合（直接及び／又は間接的に）されてよい。同様に、コンポーネント４２０ｂ、４２１ｂ、４３０ｂ、４４４ｂ及び４４５ｂは、双方向通信のために互いに通信可能に結合（直接及び／又は間接的に）されてよい。
治療送達制御モジュール４５５は、実質的に、治療送達制御モジュール１５５及び２５５に関連して説明されたような電気治療送達回路であってよい。別の例として、治療送達制御モジュール４５５は、機械的圧迫デバイスを制御するように構成されている圧迫デバイス電気機械コントローラであってよい。さらなる一例として、治療送達制御モジュール４５５は、薬剤送達、体温管理、ベンチレーション、及び／又は他のタイプの治療送達を制御するように構成されている電気機械コントローラであってよい。
図３８及び図３９を参照すると、医療デバイス１１０は、プロセッサ１２０と、メモリ１２１と、１又は複数の出力デバイス１３０と、１又は複数のユーザ入力デバイス１４４と、通信インタフェース１４５とを備えてよい。医療デバイス２１０は、プロセッサ２２０と、メモリ２２１と、１又は複数の出力デバイス２３０と、１又は複数のユーザ入力デバイス２４４と、通信インタフェース２４５とを備えてよい。コンピューティングデバイス３７０は、プロセッサ３２０と、メモリ３２１と、１又は複数の出力デバイス３３０と、１又は複数のユーザ入力デバイス３４４と、通信インタフェース３４５とを備えてよい。治療用医療デバイス４１０ａは、プロセッサ４２０ａと、メモリ４２１ａと、１又は複数の出力デバイス４３０ａと、１又は複数の入力デバイス４４４ａと、通信インタフェース４４５ａとを備えてよい。患者モニタ４１０ｂは、プロセッサ４２０ｂと、メモリ４２１ｂと、１又は複数の出力デバイス４３０ｂと、１又は複数の入力デバイス４４４ｂと、通信インタフェース４４５ｂとを備えてよい。
プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂは、物理プロセッサ（すなわち、コンピュータ記憶媒体に格納されているソフトウェア及び／又はファームウェアによって指定されるようなデバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂ上でそれぞれ動作を実行するように構成されている集積回路）である。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂは、メモリ１２１、メモリ２２１、メモリ３２１、メモリ４２１ａ、及びメモリ４２１ｂにそれぞれ動作可能に結合されている。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂは、本明細書で説明された機能を実行するように設計され、デバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂ上でそれぞれ命令を実行するように動作可能なインテリジェントハードウェアデバイス（例えば、限定されるものではないが、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、１又は複数のマイクロプロセッサ、コントローラ又はマイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等）であってよい。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂのそれぞれは、１又は複数のプロセッサであってよく、ハードウェアデバイスの組み合わせ（例えば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連結した１又は複数のマイクロプロセッサ、又は別のそのような構成）として実装されてよい。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂのそれぞれは、デバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂにそれぞれ分散されてよい複数の別個の物理エンティティを含んでよい。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂのそれぞれは、本明細書で説明されたような機能を実行するようにプロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂを制御するための１又は複数の命令又はコードを含むプロセッサ可読プロセッサ実行可能ソフトウェアコードを実行するように構成されている。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ、及び／又は４２０ｂは、限定されるものではないが、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）プロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、又は最小命令セットコンピュータ（ＭＩＳＣ）を含む、様々なアーキテクチャを利用してよい。様々な実装において、プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ、及び／又は４２０ｂは、シングルスレッド又はマルチスレッドのプロセッサであってよい。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ、及び／又は４２０ｂは、例えば、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）Ｉｔａｎｉｕｍ（登録商標）若しくはＩｔａｎｉｕｍ ２（登録商標）プロセッサ、ＡＭＤ（登録商標）Ｏｐｔｅｒｏｎ（登録商標）、Ａｔｈｌｏｎ ＭＰ（登録商標）プロセッサ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ 登録商標）ラインのプロセッサ、又は、ＡＲＭ、Ｉｎｔｅｌ Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）モバイル、Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｅ ｉ５モバイル、ＡＭＤ Ａ６シリーズ、ＡＭＤ Ｐｈｅｎｏｍ ＩＩクアッドコアモバイル、又は同様のデバイスであってよい。
メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ及び４２１ｂは、限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、ディスクドライブ、ヒューズデバイス、及びユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ等のようなポータブル記憶媒体を含む、コンピュータ記憶媒体を一般に指す。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ及び４２１ｂのそれぞれは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は別のダイナミックストレージデバイスを含んでよく、結合されたプロセッサ（例えば、プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂのうちの１つ）のための命令等の静的情報を格納するためのプログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）チップ等の、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）又は別のスタティックストレージデバイスを含んでよい。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ及び４２１ｂは、オペレーティングシステム及び他の複数のアプリケーションを格納し得るＵＳＢフラッシュドライブを含んでよい。ＵＳＢフラッシュドライブは、別のコンピューティングデバイスのＵＳＢポートに挿入することができる無線トランスミッタ及び／又はＵＳＢコネクタ等の入／出力コンポーネントを含んでよい。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ、及び／又は４２１ｂは、それぞれのデバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂに関連付けられた、長期記憶メモリ、短期記憶メモリ、又は他のメモリであってよく、メモリの特定のタイプ若しくはメモリの数、又はメモリが格納される媒体のタイプに限定されない。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ、及び／又は４２１ｂは、プロセッサ可読プロセッサ実行可能ソフトウェアコードを格納する１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体（又は複数の媒体）を含む。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ、及び／又は４２１ｂは、情報及び命令を格納してよい。例えば、メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ、及び／又は４２１ｂは、フラッシュメモリを含んでよく、及び／又は、リムーバブルメモリ若しくはモバイル若しくはポータブルデバイス内の専用メモリを含む、別の記憶媒体が使用されてよい。別の例として、Ａｄａｐｔｅｃ（登録商標）ファミリのＳＣＳＩドライブ等のハードディスク、光ディスク、ＲＡＩＤ（例えば、ＡｄａｐｔｅｃファミリのＲＡＩＤドライブ）等のディスクのアレイ、又は別の大容量ストレージデバイスが使用されてよい。メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ、及び／又は４２１ｂは、例えば、外部ハードドライブ、フロッピドライブ、フラッシュドライブ、ｚｉｐドライブ、コンパクトディスク－リードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク－リライタブル（ＣＤ－ＲＷ）、又はデジタルビデオディスク－リードオンリメモリ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）等のリムーバブル記憶媒体を含んでよい。
通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ及び４４５ｂは、デバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂの外部にあるとともにこれらとそれぞれ通信可能に結合されている１又は複数のデバイスに、及び／又はそこから、情報を送信及び／又は受信してよい。通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ及び４４５ｂは、有線及び／又は無線通信カップリング（例えば、カップリング２９８、３９６、３９７、３９８ａ、３９８ｂ、４９８、１１７０、１１８０、１１９０、１２９２又は１２９３）を介して情報を送信及び／又は受信してよい。情報は、メモリ１２１、２２１、３２１、４２１ａ及び４２１ｂのうちの少なくとも１つに格納されている情報を含んでよい。情報は、例えば、限定されるものではないが、蘇生処置情報、生理学情報、患者情報、救助者及び／又はケア提供者情報、ロケーション情報、救援及び／又は医療処置センタ情報等を含んでよい。通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ、及び／又は４４５ｂは、近距離無線通信、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、衛星、電波、コンピュータネットワーク（例えば、インターネット）、セルラネットワーク等を介した通信を含み得る、近距離及び／又は長距離無線通信機能を可能にし得る。通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ、及び／又は４４５ｂは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メッシュネットワーク、アドホックネットワーク、又は別ネットワーク等のネットワークを介した通信を可能にし得る。通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ、及び／又は４４５ｂは、例えば、モデムベースのダイアルアップ接続とともに使用されるＲＳ－２３２ポート、銅若しくはファイバ１０／１００／１０００イーサネット（登録商標）ポート、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）若しくはＷｉ－Ｆｉインタフェースを有してよい。
一実装において、通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ、及び／又は４４５ｂは、デバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び４１０ｂのうちの１又は複数と１又は複数のサーバ１１１０との間の通信を可能にし得る。例えば、１又は複数のサーバ１１１０は、遠隔サーバであってよく、クラウドサーバ及び／又は中央施設サーバを含んでよい。一実装において、１又は複数のサーバ１１１０は、医療提供者（例えば、病院、診療所、医療記録オフィス、緊急サービスオフィス、緊急サービス車両、ディスパッチセンタ等）に関連付けられてよい。一実装において、通信インタフェース４４５ｂは、患者モニタ４１０ｂが複数の治療用医療デバイス４１０ａ及び／又は別の患者モニタと通信可能に結合することを可能にし得る。一実装において、治療用医療デバイス４１０ａは、患者モニタ４１０ｂを介して１又は複数のサーバ１１１０と通信可能に結合されてよい。例えば、通信インタフェース４４５ａは、治療用医療デバイス４１０ａから通信カップリング４９８を介して患者モニタ４１０ｂに、患者データ及び／又は他の情報を提供してよい。患者モニタ４１０ｂは、統合記録を生成するために、受信された患者データ及び／又は他の情報を、患者モニタ４１０ｂによって収集された及び／又は患者モニタ４１０ｂにおいて生成された患者データ及び／又は他の情報とマージしてよい。患者モニタ４１０ｂは、通信インタフェース４４５ｂ及び通信カップリング１２９２を介して１又は複数のサーバ１１１０に統合記録を提供してよい。代替的に又はさらに、治療用医療デバイス４１０ａは、通信インタフェース４４５ａ及び通信カップリング１２９３を介して患者データ及び／又は他の情報を１又は複数のサーバ１１１０に提供してよい。通信カップリング２９８、３９６、３９７、３９８ａ、３９８ｂ、４９８、１１７０、１１８０、１１９０、１２９２及び１２９３のうちの１又は複数と組み合わせられた通信インタフェース１４５、２４５、３４５、４４５ａ及び４４５ｂのうちの１又は複数は、テレメディシン通信と、テレメディシン通信のサポートとしてリアルタイムの及び／又は過去の患者データのデータ共有とを可能にし得る。
出力デバイス１３０及びユーザ入力デバイス１４４は、医療デバイス１１０に含まれる及び／又は医療デバイス１１０に結合されてよい。同様に、出力デバイス２３０及びユーザ入力デバイス２４４は、医療デバイス２１０に含まれる及び／又は医療デバイス２１０に結合されてよく、出力デバイス３３０及びユーザ入力デバイス３４４は、コンピューティングデバイス３７０に含まれる及び／又はコンピューティングデバイス３７０に結合されてよく、出力デバイス４３０ａ及びユーザ入力デバイス４４４ａは、治療用医療デバイス４１０ａに含まれる及び／又は治療用医療デバイス４１０ａに結合されてよく、出力デバイス４３０ｂ及びユーザ入力デバイス４４４ｂは、患者モニタ４１０ｂに含まれる及び／又は患者モニタ４１０ｂに結合されてよい。例えば、出力デバイス１３０、２３０、３３０、４３０ａ及び／又は４３０ｂは、ディスプレイ（例えば、ディスプレイ１１５、２１５、３１５、４１５ａ及び４１５ｂ）、スピーカ、及びハプティックデバイスのうちの１又は複数を含んでよい。ディスプレイは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を提供してよい。ディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイであってよいが、これに限定されない。一実装において、出力デバイス１３０、２３０、３３０、４３０ａ及び／又は４３０ｂは、ユーザ入力を捕捉可能な入／出力デバイスであってよい。例えば、ディスプレイは、タッチスクリーンであってよい。タッチスクリーンは、例えば、感圧タッチスクリーン又は静電容量タッチスクリーンであってよい。タッチスクリーンは、タッチスクリーンジェスチャを介して提供される及び／又はスクリーンの特定のエリア上での圧力の印加を介して提供されるユーザ入力を捕捉してよい。ユーザ入力に関連して本明細書で提供されているタッチスクリーンジェスチャの例としては、ユーザによる感圧タッチスクリーンへの入力を示すように、特定の閾値を超える圧力を印加するようにタッチスクリーンを押すことが挙げられ得る。タッチスクリーン及び制御プロセッサ（例えば、１２０、２２０、３２０、４２０ａ、及び／又は４２０ｂ）は、例えば、タップ、ダブルタップ、カリパージェスチャ、ドラッグアンドドロップ、スライド、プレスアンドドラッグ、ホールドアンドプレス等を含むがこれに限定されないタッチスクリーンジェスチャを認識するように構成されてよい。一実装において、プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び／又は４２０ｂは、デバイス１１０、２１０、３１０、４１０ａ及び／又は４１０ｂによって捕捉された及び／又はこれらにおいて受信されたデータの視覚表現を提供するためにそれぞれのディスプレイを制御してよい。視覚表現は、静止画及び／又は動画（例えば、アニメーション化されたイメージ）を含んでよい。
一実装において、出力デバイス１３０、２３０、３３０、４３０ａ、及び４３０ｂ並びに／又は入力デバイス１４４、２４４、３４４、４４４ａ、及び４４４ｂは、例えば、眼鏡に装着されたヘッドアップディスプレイ、フェイスシールド、腕時計、及び／又は、例えば、イヤバッド若しくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ハンズフリーフォンアダプタ等の他のウェアラブル通信デバイスに統合されてよいデバイス等のウェアラブルデバイスを含んでよい。プロセッサ１２０、２２０、３２０、４２０ａ及び４２０ｂは、ユーザに情報を提供するために、それぞれ出力デバイス１３０、２３０、３３０、４３０ａ及び４３０ｂを制御してよい。情報は、ＣＰＲフィードバック等のフィードバック（例えば、可視フィードバック、可聴フィードバック、ハプティックフィードバック、数値フィードバック、及びグラフィカルフィードバック）を含んでよい。
１又は複数のユーザ入力デバイス１４４、２４４、３４４、４４４ａ及び４４４ｂは、例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、又は他のポインティングデバイス、マイク、カメラ等を含んでよい。さらに、ユーザ入力デバイス１４４、２４４、３４４、４４４ａ及び４４４ｂは、ユーザに情報を提供するとともにユーザからの情報を捕捉することが可能なタッチスクリーン及び／又は別の入／出力デバイスであってよい。タッチスクリーンは、感圧タッチスクリーンであってよい。
一実装において、ユーザ入力デバイス１４４、２４４、３４４、４４４ａ、及び／又は４４４ｂは、例えば、患者医療歴（例えば、年齢、性別、体重、肥満度指数、心疾患の家族歴、心臓診断、併存症、左室駆出率、薬物、以前の医療処置、及び／又は他の生理学情報を含む医療記録情報）、物理検査結果、患者アイデンティフィケーション、ケア提供者アイデンティフィケーション、ヘルスケア施設情報等のような情報を捕捉するように構成されている。
上で説明されたプロセッサ、メモリ、通信、並びに入力及び／又は出力コンポーネントは、いくつかのタイプの可能性を例示することを意図している。前述の例は、これらのコンポーネントの単なる例示的な実施形態であるので、本開示の範囲を決して限定すべきでない。
本開示の範囲から逸脱することなく、議論された例示的な実施形態に対して、様々な変更及び追加を加えることができる。例えば、上で説明された実施形態では特定の特徴に言及しているが、本開示の範囲は、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態及び説明された特徴の全てを有しない実施形態も含む。したがって、全てのそのような代替形態、変更形態、及び変形形態は特許請求の範囲の範囲に含まれるものであり、それらの全ての均等物とともに、本開示の範囲に包含されることを意図する。

Claims (393)

  1. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、共振電気回路及び少なくとも１つの電流制御スイッチを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、
    指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  2. 前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての構成を制御することを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  4. 前記複数のスイッチは、少なくとも１つのＨブリッジを含む、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチに含まれる複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての前記構成は、前記患者に送達される電流のレベルに影響を及ぼす、請求項１又は２に記載のシステム。
  6. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  7. 前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電流パラメータを含む、請求項２に記載のシステム。
  8. 前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電圧パラメータを含む、請求項２に記載のシステム。
  9. 前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  10. 前記コントローラは、デジタルである、請求項１又は２に記載のシステム。
  11. 前記コントローラは、アナログである、請求項１又は２に記載のシステム。
  12. 前記治療電流制御ネットワークは、整流器を有し、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、
    請求項３に記載のシステム。
  13. バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、
    前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである、
    請求項１又は２に記載のシステム。
  14. バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、
    前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第７のノード及び第８のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第９のノード及び第１０のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである、
    請求項１２に記載のシステム。
  15. 前記双方向充電制御ネットワークは、第２の共振電気回路を有する、請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記第２の共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項１５に記載のシステム。
  17. フィルタを備え、前記整流器と前記フィルタとは、第１１のノード及び第１２のノードを介して接続されている、請求項１５に記載のシステム。
  18. 少なくとも１つの極性制御スイッチを備え、前記フィルタと前記少なくとも１つの極性制御スイッチとは、第１３のノード及び第１４のノードを介して接続されている、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、Ｈブリッジを含む、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記少なくとも１つのセンサは、第１５のノード及び第１６のノードを介して前記少なくとも１つの極性制御スイッチと接続されている、請求項１９に記載のシステム。
  21. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての構成を制御することを含む、請求項２０に記載のシステム。
  22. 前記複数のスイッチのそれぞれの開又は閉としての前記構成は、前記患者に送達される電流のレベルに影響を及ぼす、請求項２０に記載のシステム。
  23. 前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  24. 前記コントローラは、前記スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記コントローラは、前記スイッチング損失を最小限に抑えるように且つ電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるように、前記電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
  27. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、請求項２６に記載のシステム。
  28. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２７に記載のシステム。
  29. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセントである、請求項２８に記載のシステム。
  30. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも８５パーセントである、請求項２８に記載のシステム。
  31. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも９０パーセントである、請求項２８に記載のシステム。
  32. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９に記載のシステム。
  33. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは１０パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９に記載のシステム。
  34. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９に記載のシステム。
  35. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの平均量とは３パーセント以下だけ異なるエネルギーの平均量を前記患者に送達する、請求項２９に記載のシステム。
  36. 前記システムは、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、前記少なくとも１つのセンサ、及び前記コントローラを有する電気回路を備える、請求項２に記載のシステム。
  37. 前記少なくとも１つのセンサは、電流センサ及び電圧センサを含む、請求項２に記載のシステム。
  38. 前記指定された波形は、二相性直線電流波形である、請求項１又は２に記載のシステム。
  39. 少なくとも１つの極性制御スイッチを備え、前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、前記患者に前記二相性直線電流波形を送達する際に電流フローの方向を制御することに使用される、請求項３８に記載のシステム。
  40. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定する入力を受信するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  41. 前記指定された波形は、電流波形である、請求項１又は２に記載のシステム。
  42. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを受け入れるように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  43. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを格納するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  44. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達の閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
  45. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達をモニタするとともにその連続調整を経時的に提供するように構成されている、請求項４４に記載のシステム。
  46. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の前記送達中に、前記患者のインピーダンスを経時的にモニタするように構成されている、請求項４５に記載のシステム。
  47. 前記共振電気回路は、２素子共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  48. 前記２素子共振タンクは、インダクタ及びキャパシタを含む、請求項４７に記載のシステム。
  49. 前記インダクタは、直列に接続されており、前記キャパシタは、並列に接続されている、請求項４８に記載のシステム。
  50. 前記共振電気回路は、３素子共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  51. 前記共振電気回路は、４素子共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  52. 前記共振電気回路は、ＬＣＣ共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  53. 前記共振電気回路は、ＣＬＬ共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  54. 前記共振電気回路は、ＬＬＣ共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  55. 前記共振電気回路は、ＬＣＬＣ共振タンクである、請求項１又は２に記載のシステム。
  56. 前記共振電気回路は、２つのインダクタ及び１つのキャパシタを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  57. 前記整流器は、シンクロナス整流を実行するように制御されるように構成されているスイッチングネットワークを含む、請求項１２に記載のシステム。
  58. 前記整流器は、パッシブ整流を実行するように制御されるように構成されているダイオードネットワークを含む、請求項１２に記載のシステム。
  59. 前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  60. 前記コントローラは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  61. 前記コントローラは、電圧制御発振器を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  62. 前記コントローラは、スイッチタイミングラッチを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  63. 前記コントローラは、基準波形信号発生器を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  64. 前記コントローラは、電流センスアンプを含む、請求項２に記載のシステム。
  65. 前記治療電流制御ネットワークは、ゼロ電流検出器を有する、請求項２に記載のシステム。
  66. 前記ゼロ電流検出器は、前記患者への前記決定又は推定された電流フローの正確性を高めることに使用される、請求項６５に記載のシステム。
  67. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、前記患者に送達されている電気治療電流のレベルを調整することにおける使用のために操作されるように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  68. 前記共振電気回路は、前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記治療電流制御ネットワークによって受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵することにおける使用のために構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  69. 前記整流器は、交流を直流に変換することにおける使用のために構成されている、請求項１２に記載のシステム。
  70. 前記フィルタは、電気信号周波数フィルタリングにおける使用のために構成されている、請求項１７に記載のシステム。
  71. 極性制御ネットワークを備え、前記極性制御ネットワークは、電流フローの方向を制御することにおける使用のために構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  72. 前記指定された波形は、事前に定められた電流波形である、請求項１又は２に記載のシステム。
  73. 前記電気治療波形は、電気治療電流波形である、請求項１又は２に記載のシステム。
  74. 前記電気治療波形は、除細動のためのものである、請求項１又は２に記載のシステム。
  75. 前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである、請求項１又は２に記載のシステム。
  76. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作の制御における使用のためのドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている、請求項１又は２に記載のシステム。
  77. 前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御することを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  78. 前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている、
    請求項７７に記載のシステム。
  79. 前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と前記少なくとも１つのセンサとは、第４のノードを介して接続されている、請求項７８に記載のシステム。
  80. 前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分は、フィルタ及び少なくとも１つの極性制御スイッチを含む、請求項７９に記載のシステム。
  81. 前記少なくとも１つの極性制御スイッチは、Ｈブリッジを含む、請求項８０に記載のシステム。
  82. 前記少なくとも１つの極性制御スイッチと前記患者負荷とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、請求項８１に記載のシステム。
  83. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、高圧ＭＯＳＦＥＴスイッチを含む、請求項７８に記載のシステム。
  84. 前記ドライバ回路は、カスコードスイッチドライバ回路として構成されている、請求項７６に記載のシステム。
  85. 前記システムは、
    バッテリと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、双方向充電制御ネットワークと
    を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
  86. 前記第１の回路と前記第２の回路とのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項８５に記載のシステム。
  87. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む、請求項８６に記載のシステム。
  88. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む、請求項８７に記載のシステム。
  89. 前記システムは、
    バッテリと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、双方向充電制御ネットワークと
    を備える、請求項１２に記載のシステム。
  90. 前記第１の回路と前記第２の回路とのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項８９に記載のシステム。
  91. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む、請求項９０に記載のシステム。
  92. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む、請求項９１に記載のシステム。
  93. 前記システムは、
    バッテリと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、双方向充電制御ネットワークと
    を備える、請求項７８に記載のシステム。
  94. 前記第１の回路と前記第２の回路とのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項９３に記載のシステム。
  95. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、アクティブクランプ回路を含む、請求項９４に記載のシステム。
  96. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、パッシブクランプ回路を含む、請求項９５に記載のシステム。
  97. 前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
  98. 前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項９７に記載のシステム。
  99. 前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む、請求項９８に記載のシステム。
  100. 前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む、請求項９９に記載のシステム。
  101. 前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている、請求項１００に記載のシステム。
  102. 前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、複数の患者リレースイッチを含む、請求項１０１に記載のシステム。
  103. 前記患者リレー回路は、５０ｕＡ未満の最大漏洩電流を有する、請求項９７に記載のシステム。
  104. 前記患者リレー回路は、４０ｕＡ未満の最大漏洩電流を有する、請求項９７に記載のシステム。
  105. 前記患者リレー回路は、３０ｕＡ未満の最大漏洩電流を有する、請求項９７に記載のシステム。
  106. 前記システムは、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有する双方向充電制御ネットワーク
    を備え、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項１又は２に記載のシステム。
  107. 前記システムは、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有する双方向充電制御ネットワーク
    を備え、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項１２に記載のシステム。
  108. 前記システムは、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有する双方向充電制御ネットワーク
    を備え、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項７８に記載のシステム。
  109. ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを有する少なくとも１つの患者リレー回路を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
  110. 前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項１０９に記載のシステム。
  111. ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む少なくとも１つの患者リレー回路を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
  112. 前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項１１１に記載のシステム。
  113. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、
    少なくとも１つの電流制御スイッチと、
    少なくとも１つのインダクタ及び少なくとも１つのキャパシタを含む共振電気回路と
    を有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  114. 前記コントローラに電気的に結合され、前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項１１３に記載のシステム。
  115. 前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  116. 前記共振電気回路は、前記治療電流制御ネットワークによって前記エネルギー貯蔵キャパシタから受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵する、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  117. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  118. 前記共振電気回路は、２素子共振タンクである、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  119. 前記２素子共振タンクは、インダクタ及びキャパシタを含む、請求項１１８に記載のシステム。
  120. 前記インダクタは、直列に接続されており、前記キャパシタは、並列に接続されている、請求項１１９に記載のシステム。
  121. 前記共振電気回路は、３素子共振タンクである、請求項１１７に記載のシステム。
  122. 前記共振電気回路は、４素子共振タンクである、請求項１１７に記載のシステム。
  123. 前記共振タンクは、ＬＣＣ共振タンクである、請求項１２１に記載のシステム。
  124. 前記共振電気回路は、ＣＬＬ共振タンクである、請求項１２１に記載のシステム。
  125. 前記共振電気回路は、ＬＬＣ共振タンクである、請求項１２１に記載のシステム。
  126. 前記共振電気回路は、ＬＣＬＣ共振タンクである、請求項１２２に記載のシステム。
  127. 前記共振電気回路は、直列に接続された第１のインダクタと、並列に接続された第２のインダクタと、直列に接続されたキャパシタとを含む、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  128. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御における使用のためのドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  129. 前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の前記送達を調整する際における前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御することを含む、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  130. 前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている、
    請求項１２９に記載のシステム。
  131. 前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と前記少なくとも１つのセンサとは、第４のノードを介して接続されている、請求項１３０に記載のシステム。
  132. 前記治療電流制御ネットワークは、整流器を有し、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、
    請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  133. バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、
    前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである、
    請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  134. 前記システムは、
    バッテリと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、双方向充電制御ネットワークと
    を備える、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  135. 前記第１の回路と前記第２の回路とのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項１３４に記載のシステム。
  136. 前記システムは、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有する双方向充電制御ネットワーク
    を備え、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  137. 前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む、請求項１１３又は１１４に記載のシステム。
  138. 前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３７に記載のシステム。
  139. 前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む、請求項１３７に記載のシステム。
  140. 前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む、請求項１３９に記載のシステム。
  141. 前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている、請求項１４０に記載のシステム。
  142. 患者に送達される電気治療パルスを発生させるための方法であって、前記方法は、
    前記患者に送達される所望の電気治療波形を指定する段階であって、電気治療電流のためのエネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される段階と、
    前記所望の電気治療波形に対応するように前記患者に送達されている電気治療波形を制御する際に、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振タンクを有する共振治療電流制御ネットワークを操作する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる段階と
    を備える方法。
  143. 前記患者への電流フローを決定又は推定することができる前記共振治療電流制御ネットワークにおける点における電流を決定する段階と、
    前記患者への前記電流フローを前記所望の電気治療波形と比較する段階と
    を備え、
    前記共振治療電流制御ネットワークを前記操作する段階は、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形を調整する際に前記少なくとも１つの電流制御スイッチを操作することを含む、請求項１４２に記載の方法。
  144. 前記方法は、除細動器によって実行される、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  145. 前記共振治療電流制御ネットワークを前記操作する段階は、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらす段階を含む、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  146. 関連付けられた電流スイッチング波形に対する電圧スイッチング波形のタイミングは、スイッチング損失を最小限に抑えるために制御される、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  147. 実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を用いるように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  148. 前記患者に送達されている前記電気治療波形の閉ループ制御を用いるように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項１４３に記載の方法。
  149. 前記患者への前記電気治療波形の前記送達を経時的に連続調整するように、前記共振治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  150. 前記患者に送達される前記所望の電気治療波形を指定する段階は、電流波形を指定する段階を含む、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  151. 前記エネルギー貯蔵キャパシタと電気的に結合されたバッテリを使用して前記エネルギー貯蔵キャパシタを充電する段階を備え、双方向充電制御ネットワークを使用して、前記バッテリによる貯蔵のために前記バッテリに前記エネルギー貯蔵キャパシタによって格納されたエネルギーの少なくとも一部を戻す段階であって、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリ及び前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合されている段階とを備える、請求項１５０に記載の方法。
  152. 前記エネルギー貯蔵キャパシタからバッテリに、また前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーを移送する際に双方向充電制御ネットワークを使用する段階であって、前記バッテリと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、電気的に結合されており、前記エネルギー貯蔵キャパシタは、前記患者に送達されている前記電気治療波形のためのエネルギーを提供するためのものである段階を備える、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  153. 前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階は、共振タンクを有する前記双方向充電制御ネットワークを使用する段階を含む、請求項１５２に記載の方法。
  154. 患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、除細動のためのものである、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  155. 患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、ペーシングのためのものである、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  156. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形の送達を調整する際に、前記複数のスイッチのうちの前記複数のスイッチのそれぞれの構成を開又は閉として制御する段階を備える、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  157. 前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている前記電気治療波形の送達を調整する際に前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数を制御する段階を備える、請求項１４２又は１４３に記載の方法。
  158. 患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された、前記患者に送達されることになる電気治療波形を発生させるように構成されている電子システムであって、前記電子システムは、
    前記患者に送達されることになる電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振電気回路を有する治療電流制御ネットワークであって、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、
    前記共振電気回路を通って流れる前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される前記エネルギーに関連して、所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすように前記患者に前記電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するための、前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラと
    を有する電子システムと
    を備え、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５０～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、コンピュータ化モバイルデバイス。
  159. 前記患者に提供される電流を決定又は推定することができる信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサを備え、前記コントローラは、
    前記患者に提供される前記電流を決定又は推定することができる前記信号を処理し、
    前記処理された信号を、前記所望の波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記電気治療波形が前記所望の波形を反映するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの複数のスイッチの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項１５８に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  160. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  161. 前記電気治療波形は、除細動のためのものである、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  162. 前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  163. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、１～４００ジュールの間のエネルギーを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  164. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、５０～２００ジュールの間のエネルギーを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  165. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５～１．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  166. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに１．００～２．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  167. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに２．００～３．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  168. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに３．００～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  169. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、４００～１２００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  170. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、２００～８００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  171. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、１００～４００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  172. 前記電子システムは、２５００～４０００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  173. 前記電子システムは、２７５０～３５００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  174. 前記電子システムは、３０００～３３００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  175. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、１５０～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  176. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７５に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  177. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、２００～６００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  178. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７７に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  179. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３００～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  180. 前記電子システムは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項１７９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  181. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３７５～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  182. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  183. 前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの動作を制御するように構成されている、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  184. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチは、複数のスイッチを含み、前記複数のスイッチの少なくとも一部は、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  185. 前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８４に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  186. 前記コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、関連付けられた電流スイッチング波形に対して電圧スイッチング波形のタイミングを制御するように構成されている、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  187. 前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されている、請求項１８６に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  188. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記所望の波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  189. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセントである、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  190. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも８５パーセントである、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  191. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも９０パーセントである、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  192. 前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作の制御に使用されるドライバ回路を備え、前記ドライバ回路は、グランドに接続されている、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  193. 前記所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすために前記患者への前記電気治療波形の前記送達を調整する際における、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの前記動作の前記制御は、前記少なくとも１つの電流制御スイッチのスイッチング周波数の制御を含む、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  194. 前記エネルギー貯蔵キャパシタと、前記治療電流制御ネットワークの患者負荷を含む第１の部分とは、第１のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第１の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記共振電気回路を含む第２の部分とは、第２のノードを介して接続されており、
    前記治療電流制御ネットワークの前記第２の部分と、前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチを含む第３の部分とは、第３のノードを介して接続されている、
    請求項１９３に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  195. 前記治療電流制御ネットワークの前記第３の部分と電気パラメータセンサとは、第４のノードを介して接続されている、請求項１９４に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  196. 前記治療電流制御ネットワークは、整流器を有し、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記少なくとも１つの電流制御スイッチとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記少なくとも１つの電流制御スイッチと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、
    請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  197. バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、
    前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである、
    請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  198. バッテリと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、双方向充電制御ネットワークと
    を備える、請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  199. 前記第１の回路及び前記第２の回路のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項１９８に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  200. 双方向充電制御ネットワークであって、
    バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有する双方向充電制御ネットワーク
    を備え、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項１５８又は１５９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  201. 前記治療電流制御ネットワークは、電流が患者負荷を通って流れることを可能にすることの制御において使用される患者リレー回路を有し、前記患者リレー回路は、ワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つの患者リレースイッチを含む、請求項１９８に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  202. 前記ワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２０１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  203. 前記少なくとも１つの患者リレースイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを含む、請求項２０２に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  204. 前記患者リレー回路は、複数のドライバ回路を含む、請求項２０３に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  205. 前記複数のドライバ回路は、直列に接続されている、請求項２０４に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  206. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    バッテリと、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されている、トランス回路と
    を有し、前記双方向充電制御ネットワークは、
    バックキャパシティにおいて順モードで、ブーストキャパシティにおいて逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    双方向充電制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された、前記患者に提供される前記電気治療電流を制御するための治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する治療電流制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形に対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  207. 前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる、請求項２０６に記載のシステム。
  208. 前記第１の回路は、前記順モードではシンクロナスバックコンバータとして動作し、前記逆モードではシンクロナスブーストコンバータとして動作するように、シンクロナスコンバータとして構成されている、請求項２０６に記載のシステム。
  209. 前記第１の回路は、少なくとも２つのスイッチ及び前記少なくとも１つのインダクタを含む、請求項２０６に記載のシステム。
  210. 前記第１の回路は、フルブリッジ及び少なくとも１つのインダクタを含む、請求項２０６に記載のシステム。
  211. 前記第１の回路は、第１のノード及び第２のノードを介してトランス回路に接続されている、請求項２０６に記載のシステム。
  212. 前記トランス回路は、
    フルブリッジと、
    第３のノード及び第４のノードを介して前記フルブリッジに接続されたトランスと、
    第５のノード及び第６のノードを介して前記トランスに接続された、ハーフブリッジ及び２つのキャパシタを含む部分と、
    第７のノード及び第８のノードを介して前記部分に接続されたキャパシタと
    を含む、請求項２１１に記載のシステム。
  213. 前記順モードでの動作中、電流は、第１の方向に流れ、前記逆モードでの動作中、電流は、第２の方向に流れる、請求項２１１に記載のシステム。
  214. 前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備える、請求項２０６に記載のシステム。
  215. 前記コントローラは、
    検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項２０７に記載のシステム。
  216. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    バッテリと、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    双方向充電制御ネットワークであって、
    前記バッテリと接続された第１の回路と
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する双方向充電制御ネットワークと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する治療電流制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形に対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  217. 前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサを備える、請求項２１６に記載のシステム。
  218. 前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振タンクを通って流れる、請求項２１６又は２１７に記載のシステム。
  219. 前記第１の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２１６又は２１７に記載のシステム。
  220. 前記第２の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２１６又は２１７に記載のシステム。
  221. 前記第１の回路は、第１の少なくとも１つのクランプ回路を含み、第２の回路は、第２の少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２１６又は２１７に記載のシステム。
  222. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む、請求項２１９に記載のシステム。
  223. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む、請求項２１９に記載のシステム。
  224. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む、請求項２２０に記載のシステム。
  225. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む、請求項２２０に記載のシステム。
  226. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、信号ピークを固定することに使用される、請求項２２１に記載のシステム。
  227. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作のエネルギー効率を高めることに使用される、請求項２２１に記載のシステム。
  228. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作中に熱としてのエネルギー散逸を低減させることに使用される、請求項２２１に記載のシステム。
  229. 前記コントローラは、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項２１７に記載のシステム。
  230. 前記双方向充電制御ネットワークは、実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）及び実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）のうちの少なくとも１つを使用して動作するように構成されている、請求項２１７に記載のシステム。
  231. 前記双方向充電制御ネットワークは、少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチを有する、請求項２１７に記載のシステム。
  232. 前記少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３１に記載のシステム。
  233. 前記システムは、ＺＶＳモード、連続電流モード、及び不連続電流モードを含む動作モードを有するように構成されており、特定の時間に使用される動作のモードは、前記特定の時間における充電サイクル状態に少なくとも部分的に基づいて、エネルギー効率に関して最適化される、請求項２１７に記載のシステム。
  234. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    バッテリと、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するための双方向充電制御ネットワークと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、少なくとも１つの電流制御スイッチを有する、治療電流制御ネットワークと、
    前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記少なくとも１つのセンサに電気的に結合されたコントローラであって、前記コントローラは、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、指定された波形と対応するように前記患者への電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  235. 前記治療電流制御ネットワークは、共振タンクを有する、請求項２３４に記載のシステム。
  236. 前記双方向充電制御ネットワークは、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、請求項２３４に記載のシステム。
  237. 前記第１の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２３６に記載のシステム。
  238. 前記第２の回路は、少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２３６に記載のシステム。
  239. 前記第１の回路は、第１の少なくとも１つのクランプ回路を含み、第２の回路は、第２の少なくとも１つのクランプ回路を含む、請求項２３６に記載のシステム。
  240. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む、請求項２３７に記載のシステム。
  241. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む、請求項２３７に記載のシステム。
  242. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのアクティブクランプ回路を含む、請求項２３８に記載のシステム。
  243. 前記少なくとも１つのクランプ回路は、少なくとも１つのパッシブクランプ回路を含む、請求項２３８に記載のシステム。
  244. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、信号ピークを固定することに使用される、請求項２３９に記載のシステム。
  245. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作のエネルギー効率を高めることに使用される、請求項２３９に記載のシステム。
  246. 前記第１の回路の前記第１の少なくとも１つのクランプ回路及び前記第２の回路の前記第２の少なくとも１つのクランプ回路は、前記システムの動作中に熱としてのエネルギー散逸を低減させることに使用される、請求項２３９に記載のシステム。
  247. 前記システムは、ＺＶＳモード、連続電流モード、及び不連続電流モードを含む動作モードを有するように構成されており、特定の時間に使用される動作のモードは、前記特定の時間における充電サイクル状態に少なくとも部分的に基づいて、エネルギー効率に関して最適化される、請求項２３４に記載のシステム。
  248. 前記双方向充電制御ネットワークは、共振電気回路を有する、請求項２３４に記載のシステム。
  249. 前記双方向充電制御ネットワークは、実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）及び実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）のうちの少なくとも１つを使用して動作するように構成されている、請求項２３４に記載のシステム。
  250. 前記双方向充電制御ネットワークは、少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料を含む少なくとも１つのスイッチを有する、請求項２３４に記載のシステム。
  251. 前記少なくとも１つのワイドバンドギャップ材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５０に記載のシステム。
  252. 前記双方向充電制御ネットワークは、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有し、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項２３４に記載のシステム。
  253. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２３４に記載のシステム。
  254. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２３５に記載のシステム。
  255. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２３６に記載のシステム。
  256. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２５２に記載のシステム。
  257. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限されるように構成されている、請求項２３４に記載のシステム。
  258. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の８０％であるか又はそれよりも高く且つ１００％未満の量に制限されるように構成されている、請求項２５７に記載のシステム。
  259. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている、請求項２３４に記載のシステム。
  260. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記治療電流制御ネットワークの動作からもたらされるエネルギー消費の速度に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている、請求項２５９に記載のシステム。
  261. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    バッテリと、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するための双方向充電制御ネットワークと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、少なくとも１つの電流制御スイッチ及び共振電気回路を有し、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって提供されるエネルギーは、前記共振電気回路を通って流れる、治療電流制御ネットワークと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ及び前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、指定された波形と対応するように前記患者に電気治療波形を送達する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御するように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  262. 前記患者への電流フローを決定又は推定することができる少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている、前記コントローラと電気的に結合された少なくとも１つのセンサを備え、前記コントローラは、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を、前記指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記指定された波形と対応するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整する際に前記治療電流制御ネットワークの前記少なくとも１つの電流制御スイッチの動作を制御する
    ように構成されている、請求項２６１に記載のシステム。
  263. 前記双方向充電制御ネットワークは、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続された第２の回路と、
    前記バッテリから第１のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第１のエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー貯蔵キャパシタに移送することにおける使用のための、並びに、前記エネルギー貯蔵キャパシタから第２のエネルギーを貯蔵すること及び前記貯蔵された第２のエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリに移送することにおける使用のための、前記第１の回路及び前記第２の回路と接続されたトランスと
    を有する、請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  264. 前記双方向充電制御ネットワークは、
    前記バッテリと接続された第１の回路と、
    前記第１の回路と接続されたトランス回路であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと接続されたトランス回路と
    を有し、
    前記双方向充電制御ネットワークは、バックキャパシティにおいては順モードで、ブーストキャパシティにおいては逆モードで動作するように構成されており、
    前記順モードでは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のために前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタにエネルギーが流れ、
    前記逆モードでは、前記バッテリによる貯蔵のために前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリにエネルギーが流れる、
    請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  265. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  266. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  267. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２６３に記載のシステム。
  268. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、（１）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限される、及び、（２）前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限される、のうちの少なくとも１つであるように構成されている、請求項２６４に記載のシステム。
  269. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の１００％未満に制限されるように構成されている、請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  270. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリへの推定又は予想されるチャージが、前記バッテリに関するチャージ限界の８０％であるか又はそれよりも高く且つ１００％未満の量に制限されるように構成されている、請求項２６９に記載のシステム。
  271. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記バッテリの過充電のリスクを回避するか又は最小限に抑えるように、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている、請求項２６１又は２６２に記載のシステム。
  272. 前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの前記制御において、前記治療電流制御ネットワークの動作からもたらされるエネルギー消費の速度に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへの前記エネルギーフローの速度が制限されるように構成されている、請求項２７１に記載のシステム。
  273. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    前記患者に電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、スイッチネットワークと、共振電気回路と、整流器とを有し、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記スイッチネットワークと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、
    治療電流制御ネットワークと、
    前記患者への電流フローを示す少なくとも１つの電気パラメータを検知するように構成されている少なくとも１つのセンサと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記少なくとも１つのセンサに電気的に結合されたコントローラであって、
    前記検知された少なくとも１つの電気パラメータに関連付けられた信号を処理し、
    前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への電気治療波形の送達を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御する
    ように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  274. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  275. 前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電流パラメータを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  276. 前記検知された少なくとも１つの電気パラメータは、電圧パラメータを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  277. 前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  278. 前記コントローラは、デジタルである、請求項２７３に記載のシステム。
  279. 前記コントローラは、アナログである、請求項２７３に記載のシステム。
  280. バッテリと双方向充電制御ネットワークとを備え、
    前記バッテリと前記双方向充電制御ネットワークとは、第７のノード及び第８のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークと前記エネルギー貯蔵キャパシタとは、第９のノード及び第１０のノードを介して接続されており、
    前記双方向充電制御ネットワークは、前記エネルギー貯蔵キャパシタによる貯蔵のための前記バッテリから前記エネルギー貯蔵キャパシタへの及び前記バッテリによる貯蔵のための前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記バッテリへのエネルギーフローを制御するものである、
    請求項２７３に記載のシステム。
  281. 前記双方向充電制御ネットワークは、第２の共振電気回路を有する、請求項２８０に記載のシステム。
  282. 前記第２の共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項２８１に記載のシステム。
  283. フィルタを備え、前記整流器と前記フィルタとは、第１１のノード及び第１２のノードを介して接続されている、請求項２８２に記載のシステム。
  284. 極性制御ネットワークを備え、前記フィルタと前記極性制御ネットワークとは、第１３のノード及び第１４のノードを介して接続されている、請求項２８３に記載のシステム。
  285. 前記極性制御ネットワークは、Ｈブリッジを有する、請求項２８４に記載のシステム。
  286. 前記少なくとも１つのセンサは、第１５のノード及び第１６のノードを介して前記極性制御ネットワークと接続されている、請求項２８５に記載のシステム。
  287. 前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの前記少なくとも一部の動作を制御するように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  288. 前記コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  289. 前記コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように且つ電磁干渉（ＥＭＩ）を低減させるように、前記電圧スイッチング波形のタイミングを関連付けられた電流スイッチング波形に対して制御するように構成されている、請求項２８８に記載のシステム。
  290. 前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するために前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの前記少なくとも一部の動作を制御するように構成されている、請求項２８８に記載のシステム。
  291. 前記スイッチネットワークは、複数のスイッチを含み、前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、請求項２９０に記載のシステム。
  292. 前記複数のスイッチのうちの前記少なくとも１つは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９１に記載のシステム。
  293. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセントである、請求項２９２に記載のシステム。
  294. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも８５パーセントである、請求項２９２に記載のシステム。
  295. 前記患者に前記電気治療波形を送達する際の前記システムのピークエネルギー効率は、少なくとも９０パーセントである、請求項２９２に記載のシステム。
  296. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９３に記載のシステム。
  297. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは１０パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９３に記載のシステム。
  298. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの量とは５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項２９３に記載のシステム。
  299. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、前記指定された波形のエネルギーの平均量とは３パーセント以下だけ異なるエネルギーの平均量を前記患者に送達する、請求項２９３に記載のシステム。
  300. 前記システムは、前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、前記少なくとも１つのセンサ、及び前記コントローラを有する電気回路を備える、請求項２７３に記載のシステム。
  301. 前記少なくとも１つのセンサは、電流センサ及び電圧センサを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  302. 前記指定された波形は、二相性直線電流波形である、請求項２７３に記載のシステム。
  303. 極性制御ネットワークを備え、前記極性制御ネットワークは、前記患者に二相性直線電流波形を送達する際に電流フローの方向を制御することに使用される、請求項２７３に記載のシステム。
  304. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定する入力を受信するように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  305. 前記指定された波形は、電流波形である、請求項２７３に記載のシステム。
  306. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを受け入れるように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  307. 前記コントローラは、前記指定された波形を指定するデータを格納するように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  308. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の送達の閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  309. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の送達をモニタするとともにその連続調整を経時的に提供するように構成されている、請求項３０８に記載のシステム。
  310. 前記システムは、前記患者への前記電気治療波形の送達中に、前記患者のインピーダンスを経時的にモニタするように構成されている、請求項３０９に記載のシステム。
  311. 前記共振電気回路は、２素子共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  312. 前記共振電気回路は、３素子共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  313. 前記共振電気回路は、４素子共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  314. 前記共振電気回路は、ＬＣＣ共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  315. 前記共振電気回路は、ＣＬＬ共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  316. 前記共振電気回路は、ＬＬＣ共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  317. 前記共振電気回路は、ＬＣＬＣ共振タンクである、請求項２７３に記載のシステム。
  318. 前記共振電気回路は、２つのインダクタ及び１つのキャパシタを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  319. 前記整流器は、シンクロナス整流を実行するように制御されるように構成されているスイッチングネットワークを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  320. 前記整流器は、パッシブ整流を実行するように制御されるように構成されているダイオードネットワークを含む、請求項２７３に記載のシステム。
  321. 前記コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、請求項２７３に記載のシステム。
  322. 前記コントローラは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む、請求項２７３に記載のシステム。
  323. 前記スイッチネットワークは、前記患者に送達されている電気治療電流のレベルを調整することにおける使用のために操作されるように構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  324. 前記共振電気回路は、前記エネルギー貯蔵キャパシタから前記治療電流制御ネットワークによって受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵することにおける使用のために構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  325. 前記整流器は、交流を直流に変換することにおける使用のために構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  326. 前記フィルタは、電気信号周波数フィルタリングにおける使用のために構成されている、請求項２８３に記載のシステム。
  327. 極性制御ネットワークを備え、前記極性制御ネットワークは、電流フローの方向を制御することにおける使用のために構成されている、請求項２７３に記載のシステム。
  328. 前記指定された波形は、指定された電流波形である、請求項２７３に記載のシステム。
  329. 前記電気治療波形は、電気治療電流波形である、請求項２７３に記載のシステム。
  330. 前記電気治療波形は、除細動のためのものである、請求項２７３に記載のシステム。
  331. 前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである、請求項２７３に記載のシステム。
  332. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、前記システムは、
    前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、
    スイッチネットワークと、
    少なくとも１つのインダクタ及び少なくとも１つのキャパシタを含む共振電気回路と、
    整流器と
    を有し、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークとは、第１のノード及び第２のノードを介して接続されており、
    前記スイッチネットワークと前記共振電気回路とは、第３のノード及び第４のノードを介して接続されており、
    前記共振電気回路と前記整流器とは、第５のノード及び第６のノードを介して接続されている、
    治療電流制御ネットワークと、
    前記患者に提供される電流に関連付けられた信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタ、前記治療電流制御ネットワーク、及び前記電気パラメータセンサに電気的に結合されたコントローラであって、
    前記患者に提供される前記電流に関連付けられた前記信号を処理し、
    前記処理された信号を、指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、前記指定された波形と対応するように前記患者への電気治療波形の送達を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御する
    ように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  333. 前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを含む、請求項３３２に記載のシステム。
  334. 前記共振電気回路は、前記治療電流制御ネットワークによって前記エネルギー貯蔵キャパシタから受け取られたエネルギーの少なくとも一部を貯蔵する、請求項３３２に記載のシステム。
  335. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項３３２に記載のシステム。
  336. 前記共振タンクは、２素子共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  337. 前記共振タンクは、３素子共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  338. 前記共振タンクは、４素子共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  339. 前記共振タンクは、ＬＣＣ共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  340. 前記共振タンクは、ＣＬＬ共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  341. 前記共振タンクは、ＬＬＣ共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  342. 前記共振タンクは、ＬＣＬＣ共振タンクである、請求項３３５に記載のシステム。
  343. 前記共振電気回路は、直列に接続された第１のインダクタと、並列に接続された第２のインダクタと、直列に接続されたキャパシタとを含む、請求項３３２に記載のシステム。
  344. 患者に送達される電気治療パルスを発生させるための方法であって、前記方法は、
    前記患者に送達される所望の電気治療波形を指定する段階であって、電気治療電流のためのエネルギーは、エネルギー貯蔵キャパシタによって提供される段階と、
    前記患者に送達される電流出力を決定する段階と、
    前記電流出力を前記所望の電気治療波形と比較する段階と、
    前記所望の電気治療波形に合致するように前記患者に送達されている電気治療波形を制御するために、スイッチネットワークと、共振タンクと、整流器とを有する治療電流制御ネットワークを操作する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタと前記スイッチネットワークは、電気的に接続されており、前記スイッチネットワークと前記共振タンクとは、電気的に接続されており、前記共振タンクと前記整流器とは、電気的に接続されている段階と
    を備える方法。
  345. 前記方法は、除細動器によって実行される、請求項３４４に記載の方法。
  346. 前記治療電流制御ネットワークを前記操作する段階は、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらす段階を含む、請求項３４４に記載の方法。
  347. 関連付けられた電流スイッチング波形に対する電圧スイッチング波形のタイミングは、スイッチング損失を最小限に抑えるために制御される、請求項３４４に記載の方法。
  348. 実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を用いるように、前記治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項３４７に記載の方法。
  349. 前記患者に送達されている前記電気治療波形の閉ループ制御を用いるように、前記治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項３４８に記載の方法。
  350. 前記患者への前記電気治療波形の送達を経時的に連続調整するように、前記治療電流制御ネットワークを操作する段階を備える、請求項３４４又は３４９に記載の方法。
  351. 前記患者に送達される前記所望の電気治療波形を指定する段階は、電流波形を指定する段階を含む、請求項３５０に記載の方法。
  352. エネルギー貯蔵キャパシタを充電する段階であって、前記エネルギー貯蔵キャパシタは、前記治療電流制御ネットワークと電気的に結合されており、前記エネルギー貯蔵キャパシタと電気的に結合されたバッテリを使用して前記患者に送達される電気治療電流を提供する際に使用される段階を備え、双方向充電制御ネットワークを使用して、前記エネルギー貯蔵キャパシタによって貯蔵されているエネルギーの少なくとも一部を前記バッテリによる貯蔵のために前記バッテリに戻す段階であって、前記双方向充電制御ネットワークは、前記バッテリ及び前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合されている段階を備える、請求項３５１に記載の方法。
  353. 前記双方向充電制御ネットワークを使用することは、共振タンクを有する前記双方向充電制御ネットワークを使用することを含む、請求項３５２に記載の方法。
  354. 患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、除細動のためのものである請求項３４４又は３４９に記載の方法。
  355. 患者に送達される前記電気治療パルスを発生させる段階は、ペーシングのためのものである、請求項３４４又は３４９に記載の方法。
  356. 患者に送達されることになる電気治療パルスを発生させるためのシステムであって、
    前記患者に送達されることになる電気治療電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記患者に送達されることになる前記電気治療電流を制御するための、前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された治療電流制御ネットワークであって、前記治療電流制御ネットワークは、共振電気回路及び複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つは、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、治療電流制御ネットワークと、
    前記患者に提供される電流に関連付けられた信号を生成するように構成されている電気パラメータセンサと、
    前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラであって、
    前記患者に提供される前記電流に関連付けられた前記信号を処理し、
    前記処理された信号を指定された波形に関連付けられた第２の信号と比較し、
    前記比較に少なくとも部分的に基づいて、電気治療波形が前記指定された波形を反映するように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記複数のスイッチの少なくとも一部の動作を制御する
    ように構成されているコントローラと
    を備えるシステム。
  357. 前記共振電気回路は、共振タンクである、請求項３５６に記載のシステム。
  358. 前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３５６に記載のシステム。
  359. 前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記複数のスイッチの前記少なくとも一部の動作を制御するように構成されている、請求項３５８に記載のシステム。
  360. 前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記複数のスイッチの前記少なくとも一部の動作を制御するように構成されている、請求項３５９に記載のシステム。
  361. 患者に電気治療パルスを提供するように構成されているコンピュータ化モバイルデバイスであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された、前記患者に送達されることになる電気治療波形を発生させるように構成されている電子システムであって、前記電子システムは、
    前記患者に送達されることになる電流を提供するためのエネルギー貯蔵キャパシタと、
    前記エネルギー貯蔵キャパシタに電気的に結合された、スイッチネットワーク及び共振電気回路を有する治療電流制御ネットワークと、
    所望の波形が前記患者に送達されることをもたらすように前記患者への前記電気治療波形の送達を調整するために、少なくとも前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの少なくとも一部の動作を制御するための、前記治療電流制御ネットワークに電気的に結合されたコントローラと
    を有する電子システムと
    を備え、前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５０～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、コンピュータ化モバイルデバイス。
  362. 前記共振電気回路は、共振タンクを含む、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  363. 前記電気治療波形は、除細動のためのものである、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  364. 前記電気治療波形は、ペーシングのためのものである、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  365. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、１～４００ジュールの間のエネルギーを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  366. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記患者に前記電気治療波形を送達するように構成されており、前記電気治療波形は、５０～２００ジュールの間のエネルギーを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  367. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに０．５～１．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  368. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに１．００～２．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  369. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに２．００～３．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  370. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている容積に対する前記患者に送達されることになる前記電気治療波形のエネルギーによって与えられる、立方センチメートル当たりに３．００～４．００ジュールの間のエネルギー密度を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  371. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、４００～１２００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  372. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、２００～８００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  373. 前記コンピュータ化モバイルデバイスは、前記ハウジングによって画定されている、１００～４００立方センチメートルの間の容積を有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  374. 前記電子システムは、２５００～４０００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  375. 前記電子システムは、２７５０～３５００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  376. 前記電子システムは、３０００～３３００ボルトの間の少なくとも１つの平面トランスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  377. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、１５０～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  378. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７７に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  379. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、２００～６００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  380. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７９に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  381. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３００～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  382. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  383. 前記電子システムは、ワイドバンドギャップ材料を含む、３７５～５００キロヘルツの間のスイッチング速度を有する少なくとも１つのスイッチングデバイスを有する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  384. 前記少なくとも１つのスイッチングデバイスは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８３に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  385. 前記コントローラは、電流スイッチングと関連付けられた電圧スイッチングとの実質的に同時の開始に対してスイッチング損失を低減させるために、前記電流スイッチングの開始の時間を、前記電流スイッチングに関連付けられた前記電圧スイッチングの開始の時間に対してずらすように、前記治療電流制御ネットワークの動作を制御するように構成されている、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  386. 前記スイッチネットワークは、複数のスイッチを含み、前記複数のスイッチの少なくとも一部は、２～６ｅＶの間のバンドギャップを有する半導体材料を含む、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  387. 前記複数のスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８６に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  388. 前記コントローラは、スイッチング損失を最小限に抑えるように、関連付けられた電流スイッチング波形に対して電圧スイッチング波形のタイミングを制御するように構成されている、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  389. 前記コントローラは、実質ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）及び実質ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）を提供するように、前記治療電流制御ネットワークの前記スイッチネットワークの動作を制御するように構成されている、請求項３８８に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  390. 前記患者に送達される前記電気治療波形は、指定された電流波形のエネルギーの量とは１５パーセント以下だけ異なるエネルギーの量を前記患者に送達する、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  391. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも８０パーセントである、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  392. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも８５パーセントである、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
  393. 前記患者に前記電気治療波形を提供する際の前記コンピュータ化モバイルデバイスのピークエネルギー効率は、少なくとも９０パーセントである、請求項３６１に記載のコンピュータ化モバイルデバイス。
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