JP3345088B2

JP3345088B2 - 心臓細動除去器高圧充電回路

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Publication number: JP3345088B2
Application number: JP09233093A
Authority: JP
Inventors: デイヴィッド・ビー・キャメロン; ポール・ディー・ビリー
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、心臓細動除去器高圧充
電回路に関し、さらに詳細には、交流電源で駆動される
心臓細動除去器高圧充電回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】心臓細動除去器は、エネルギ蓄積コンデ
ンサから患者に放電されて心臓細動除去または同期心臓
変形を行うために高圧出力を発生する。患者の生命は、
心臓細動除去器の信頼性およびそれが限られた時間内に
充分なエネルギを発生することができるか否かにかかっ
ている。心臓細動除去器の充電回路は、単一電源で動作
するが、ヒユーレット・パッカード取扱説明書、記録計
付き４３１００Ａ心臓細動除去器／モニタ（４３１００
ＡＤｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ／ｍｏｎｉｔａｗｉｔ
ｈＲｅｃｏｒｄ）、Ｍａｙ１９８８，ＰａｒｔＮ
ｏ．４３１００−９１９０９に記載されており、これを
本明細書に引用している。

【０００３】心臓細動除去器は、異なる状況で、たとえ
ば、病院の応急処理室で、または救急車のような遠隔の
場所で動作する能力を持っていることが望ましい。それ
故心臓細動除去器の高圧充電変圧器は、異なる出力特性
を有するＤＣ電源から効果的に受電し、変圧できること
が必要である。たとえば、変圧器は典型的に、電力をＡ
Ｃ−ＤＣ変換器から（たとえば、「プラグイン」式の１
２０ボルトＡＣ電源に対して）またはＤＣバッテリから
電力を受けることができるものがよい。

【０００４】二つ以上の電源で動作する心臓細動除去器
を設計することに関連して、いくつかの問題がある。た
とえば、高電流レベルで動作する電源切替え回路は心臓
細動除去システム全体の信頼性を低下させる。一つの電
源に係わる障害状態は、第２の電源の正常な出力特性を
変えることがある。電源から変圧器への高電流のため、
切替え回路は低エネルギ損失特性を備えていることも必
要である。しかし、高電流定格を備えかつ低エネルギ損
失を示す構成要素は高価であり、かつ通常は別に論理回
路を必要とする。加えて、ＡＣ−ＤＣ変換器は典型的に
バッテリほど多くのピーク電流を供給することができな
いので、バッテリに対して最適化されている変圧器はＡ
Ｃ−ＤＣ変換器に対しては最適化されていない。この差
は心臓細動除去器のエネルギ蓄積コンデンサを適格に充
電するのに必要な時間量に悪影響を及ぼす。

【０００５】したがって、確実で、高電圧出力を最小限
の時間で発生することができ、かつ高価ではなく、一方
で複数の電源からエネルギを受けることができる心臓細
動除去器の必要が存在する。

【０００６】図１は、上述のヒユーレット・パッカード
４３１００Ａ記録計付き心臓細動除去器／モニタの充電
回路の全般的構成を示している。電力調節回路１８は端
子から電源入力を受ける。電力調節回路１８の出力は変
圧器／整流器回路３２の一次巻線に結合されている。伝
統的な心臓細動除去器制御盤（図示せず）が制御信号、
すなわち、安全リレードライブ信号（ＳＦＲＬＹＤＲ信
号）、充電イネーブル信号（ＣＨＧＥＮ信号），および
充電速さ信号（ＣＨＲＡＴＥ信号），を図１の心臓細動
除去器充電回路にそれぞれ供給する。

【０００７】安全回路３０は、エネルギ蓄積コンデンサ
（図示せず）を横断して結合され、ＳＦＲＬＹＤＲ信号
を受け取る。充電デイスエーブル回路２０は、入力でＳ
ＦＲＬＹＤＲ信号およびＣＨＧＥＮ信号の各信号と結合
され、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２８の遮断ピンへの出
力を備えている。充電速さランプ発生器回路２２は、パ
ルス幅変調器２８からの電圧出力により駆動され、パル
ス幅変調器２８の発振器／比較器入力に結合されている
出力を備えている。

【０００８】充電速さしきい値発生器回路２４はその入
力でＣＨＲＡＴＥ信号を受取り、その出力は、パルス幅
変調器２８にある比較器の反転入力に結合されている。
低バッテリ検知回路２６は、電源からの入力に結合され
ており、パルス幅変調器２８の比較器の反転入力に結合
されている出力を備えている。

【０００９】パルス幅変調器２８は、Ｕｎｉｔｒｏｄｅ
３５２４Ａパルス幅変調器である。パルス幅変調器２８
は、充電デイスエーブル回路２０、充電速さランプ発生
器回路２２，充電速さしきい値発生器回路２４，低バッ
テリ検知回路２６，一次電流検知回路３６，コンデンサ
電流検知回路３８，およびコンデンサ電圧計測回路４０
から入力信号を受け取る。パルス幅変調器２８の出力
は、高電流スイッチ３４を駆動する。

【００１０】変圧器／整流器回路３２は、一次巻線の第
１端子で電力調節回路１８の出力を受取り、一次巻線の
第２端子で高電流スイッチ３４に結合されている。高電
流スイッチ３４の出力は、一次電流検知回路３６に供給
される。変圧器／整流器回路３２の二次巻線はエネルギ
蓄積コンデンサ（図示せず）に結合されている高圧出力
であり、コンデンサ電圧計測回路４０およびコンデンサ
電流検知回路３８に結合されている信号出力を監視す
る。

【００１１】図１の心臓細動除去器充電回路は、単一電
源で動作する可変周波数フライバックＤＣ−ＤＣ高圧充
電回路である。バッテリは、ＤＣ電圧を電力調節回路１
８に供給する。バッテリが大きな電流サージを発生すれ
ば、電力調節回路１８は、心臓細動除去器充電回路に対
する迂回路となる。電流サージがなければ、バッテリ電
圧は、直接変圧器／整流器回路３２の一次巻線に供給さ
れる。バッテリ電圧からの電圧は、階段状に上昇し、結
局はエネルギ蓄積コンデンサに放出される。エネルギ蓄
積コンデンサは、充分に充電されると、別の心臓細動除
去器制御回路（図示せず）を通して、患者に放出され
る。

【００１２】変圧器の二次巻線は、ダイオード（変圧器
／整流器回路３２の内部にある）によりエネルギ蓄積コ
ンデンサに結合されている（図３を参照）。ダイオード
は、変圧器を、以下に図３の説明で述べる、フライバッ
クモードで動作させる。フライバックモードでは、変圧
器は、バッテリが変圧器一次巻線を充電しているときエ
ネルギを蓄積する。バッテリが充電を停止すると、変圧
器は蓄積したエネルギをエネルギ蓄積コンデンサに放出
する。次いで、再び使用可能になれば、バッテリは変圧
器を再充電する。このプロセスは、エネルギ蓄積コンデ
ンサが心臓細動除去器制御盤により設定されたレベルま
でに充電されるまで繰り返される。安全回路３０は、エ
ネルギ蓄積コンデンサを放電する切替可能な分路抵抗器
となる。分路抵抗器は、典型的には、電力が心臓細動除
去器充電回路から切り離されると、エネルギ蓄積コンデ
ンサを横断して接続される。

【００１３】バッテリからの電流は、高電流スイッチ３
４がパルス幅変調器２８により導電したとき変圧器の一
次巻線を通して流れるだけである。パルス幅変調器２８
は、今度は、充電デイスエーブル回路２０，充電速さラ
ンプ発生器回路２２，充電速さしきい値発生器回路２
４，低バッテリ検知回路２６，一次電流検知回路３６、
コンデンサ電流検知回路３８，およびコンデンサ電圧計
測回路４０により制御される。

【００１４】パルス幅変調器２８を最初に使用可能にす
るには、外部心臓細動除去器制御盤がＣＨＧＥＮ信号お
よびＳＦＲＬＹＤＲ信号をローにする。これにより、充
電デイスイネーブル回路２０が高インピーダンス出力を
発生し、パルス幅変調器２８の遮断ピンを使用可能にす
る。パルス幅変調器２８の出力をハイにするには、その
遮断ピンを使用可能にし、かつ充電速さランプ発生器回
路２２の出力電圧を充電速さしきい値発生器回路２４の
電圧出力より低くしなければならない。

【００１５】充電速さランプ発生器回路２２は、時間と
ともにほぼ直線的に増大する出力電圧をパルス幅変調器
２８に供給する。この電圧は、パルス幅変調器２８で充
電速さしきい値発生器回路２４の出力と比較される。充
電速さランプ発生器回路２２の出力電圧が増大するにつ
れて、ただし、なお充電速さしきい値発生器回路２４の
出力より低いとき、バルス幅変調器２８の出力はハイに
なって、高電流スイッチ３４を導通させる。

【００１６】高電流スイッチが導通すると、バッテリは
変圧器を一次巻線を通して充電し始める。パルス幅変調
器２８がオンになっている時間量を増すには、ＣＨＲＡ
ＴＥ信号の電圧レベルを心臓細動除去器制御盤により高
くする。電圧が高くなると、充電速さランプ発生器回路
２２の出力が充電速さしきい値発生器回路２４の出力電
圧に到達するに必要な時間が長くなる。したがって、パ
ルス幅変調器２８は、一層長く活性状態になっていて、
電源が一層多くのエネルギを変圧器／整流器回路３２に
供給できるようになる。パルス幅変調器２８がオンにな
っている時間量を減らすには、ＣＨＲＡＴＥ信号の電圧
を低くする。これにより、充電速さしきい値発生器回路
２４の出力での電圧が低くなり、充電速さランプ発生器
回路２２が短い時間で充電しきい値電圧に達することが
できる。バッテリはこれにより、短時間動作され、少な
いエネルギをエネルギ蓄積コンデンサに移す。

【００１７】充電速さランプ発生器回路２２の出力が充
電速さしきい値発生器回路２４の出力電圧に等しいと、
バルス幅変調器２８の内部の電圧比較器がパルス幅変調
器出力を使用不能にし、充電速さランプ発生器回路２２
の出力を０ボルトにリセットする。充電速さランプ発生
器回路２２の出力は直ちに増大し始め、他の充電サイク
ルが始まる。パルス幅変調器２８への代わりの入力が使
用不能状態にならなければ、パルス幅変調器２８の出力
信号がハイになり、変圧器が再び充電される。

【００１８】充電速さしきい値発生器回路２４もＣＨＲ
ＡＴＥ信号が０ボルトであるとき（たとえば、心臓細動
除去器制御盤から心臓細動除器去充電回路へのケーブル
が外れている）、パルス幅変調器２８を使用不能にす
る。ＣＨＲＡＴＥ信号が正電圧であれば、充電速さしき
い値発生器回路２４の出力が高インピーダンス状態にな
り、パルス幅変調器２８のデイスエーブル信号を除去す
る。

【００１９】充電速さランプ発生器回路２２の出力電圧
は、低バッテリ電圧出力に対してさらに緩い割合で上昇
する。これにより、そのままでは、低バッテリ出力状態
下で緩速になる充電を補償する。

【００２０】コンデンサ電流検知回路３８は、二次側の
電流を監視し、変圧器がエネルギをエネルギ蓄積コンデ
ンサに放出しているときパルス幅変調器２８をオフにし
ておく。コンデンサ電流検知回路３８は、二次電流がも
はや変圧器からエネルギ蓄積コンデンサに流れなくなっ
たときパルス幅変調器２８に別の充電サイクルを開始さ
せる。このようにして、心臓細動除去器充電回路は、エ
ネルギが変圧器からエネルギ蓄積コンデンサに移る速さ
に応じて、可変周波数で動作する。

【００２１】コンデンサ電圧計測回路４０は、エネルギ
蓄積コンデンサ間にかかる電圧を監視する。コンデンサ
電圧は、比率増減されてから、パルス幅変調器２８に帰
還される。エネルギ蓄積コンデンサの電圧が過大である
とき、パルス幅変調器２８は使用不能になってエネルギ
蓄積コンデンサがそれ以上充電しないようにする。

【００２２】比率的に増減されたエネルギ蓄積コンデン
サの電圧は、心臓細動除去器制御盤にも帰還される。心
臓細動除去器制御盤は、エネルギ蓄積コンデンサが完全
に充電されるまで心臓細動除去器充電回路に変圧器への
エネルギ供給を続けさせる（たとえば、ＣＨＧＥＮ信号
およびＳＦＲＬＹＤＲ信号をともに低く、ＣＨＲＡＴＥ
信号を高くしておく）。

【００２３】低バッテリ検知回路２６は、バッテリ電圧
が低すぎれば、パルス幅変調器２８を使用不能にし、一
次電流検知回路３６は過大電流が高電流スイッチ３４を
通過すれば、パルス幅変調器２８を使用不能にする。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】図１の心臓細動除去器
／モニタの充電回路に伴う主な問題は、電力を変圧器に
供給する経路が一つしかないということである。たとえ
ば、電源を切り換えるには、バッテリを物理的に切り離
して第２の電源を接続することができるようにするか、
またはバッテリを切り離して第２の電源（たとえば、Ａ
Ｃ−ＤＣ変換器）から電力調節回路１８に再接続する切
替え回路を設けるかしなければならない。後者の方法に
伴う一つの問題は、変圧器／整流器回路３２に流れる高
電流に対してもエネルギ損失が小さい確実な切替え回路
を設けることである。これには、一般的に高電流リレ
ー、またはドレイン／ソース抵抗が非常に低い電界効果
トランジスタが必要である。これら二つの部品は高価で
あるとともに、別の駆動論理を必要とする。

【００２５】加えて、ＡＣ−ＤＣ変換器は、バッテリほ
ど大きいピーク電流を供給することができないから、変
圧器／整流器回路３２がバッテリに対して最適化されて
いれば、ＡＣ−ＤＣ変換器に対しては最適化されていな
い。

【００２６】本発明の一つの目的は、電源間で確実に切
替えて複数の電源から心臓細動除去器にエネルギを供給
する心臓細動除去器高電圧充電回路を提供することであ
る。

【００２７】本発明の第２の目的は、一つの電源の電圧
または電流の状態が正常動作範囲外になったとき交流で
駆動される心臓細動除去器の障害寛容度を増す心臓細動
除去器高電圧充電回路を提供することである。

【００２８】本発明の他の目的は、電源の出力状態と呼
応して単一または複数の電源による心臓細動除去器の充
電時間を減らす心臓細動除去器高電圧充電回路を提供す
ることである。

【００２９】本発明のさらに他の目的は、オンライン自
動バッテリ再充電を行って心臓細動除去器の充電故障を
減らす心臓細動除去器高電圧充電回路を提供することで
ある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、高電圧充放電
コンデンサに少なくとも、二つのＤＣ電源から電力を供
給するのに、二重一次巻線高電圧変圧器を使用する急速
充電、高信頼性心臓細動除去器高圧充電回路である。電
力は主として二重一次巻線高電圧変圧器にバッテリ電源
から供給される。ただし、バッテリの出力によっては、
第２のＤＣ電源を作動させることができる。電源は、別
々にまたはともに動作してエネルギを二重一次巻線高電
圧変圧器に供給する。二重一次巻線高電圧変圧器は、フ
ライバックモードで動作し、これにより、電流は電源の
作動が停止されるまで二次巻線を通過することができな
い。電源が停止されると、電流は二次巻線を通って流れ
始め、二重一次巻線高電圧変圧器に蓄積されているエネ
ルギを高電圧充放電コンデンサに放出する。高電圧充放
電コンデンサのエネルギは次に患者に放出される。

【００３１】

【作用】二重一次巻線高電圧変圧器は、第１一次巻線で
内部バッテリ供給を、第２一次巻線でＡＣ−ＤＣ変換器
からの出力を受け入れる。二つの一次巻線を設けると、
各電源の出力特性を個別に合わせることができる。この
ようにして、二重一次巻線高電圧変圧器は、高速高電流
充電をバッテリから、低速低電流充電をＡＣ−ＤＣ変換
器から行うことができる。各電源は、一次巻線により二
重一次巻線高電圧変圧器に別々に結合されているので、
いずれかの電源で生じた障害状態を分離することができ
る。

【００３２】ＡＣ−ＤＣ変換器に供給するＡＣ電源は取
り外し可能で、心臓細動除去器を遠隔で動作させること
ができる。ＡＣ−ＤＣ変換器を取り外した状態で高電圧
充放電コンデンサは単独で内部バッテリから充電され
る。バッテリはバッテリ出力電圧が正常心臓細動除去器
動作を維持するのに必要なレベル以下に降下すれば、電
流を二重一次巻線高電圧変圧器に供給することができな
い。ＡＣ電源およびバッテリがともに心臓細動除去器に
取り付けられると、別の回路が両電源の出力電圧レベル
を監視する。

【００３３】このようにして、バッテリの出力電圧が充
分であれば、ＡＣ−ＤＣ変換器からの出力はエネルギを
二重一次巻線高電圧変圧器に供給する際に制限される。
しかし、バッテリの出力電圧が低いと、ＡＣ−ＤＣ変換
器からの出力は二重一次巻線高電圧変圧器の充電のた
め、さらに多くのエネルギを供給する。バッテリの放電
が激しければ、ＡＣ−ＤＣ変換器の出力からの電力がバ
ッテリを再充電するのに使用される。

【００３４】電源は、パルス幅変調信号により作動され
る。各変調サイクルは高電圧充放電コンデンサのエネル
ギの量を増大させる。サイクル数および各サイクルの持
続時間は外部心臓細動除去器制御盤により制御される。
二重一次巻線高電圧変圧器を放電させるに必要な時間は
高電圧充放電コンデンサに既に蓄積されているエネルギ
の量によって決まる。故に、電源は、エネルギを二重一
次巻線高電圧変圧器から高電圧充放電コンデンサに移す
のに必要な時間によって決まる可変速度で作動される。
パルス幅変調器は、二重一次巻線高電圧変圧器の一次側
および二次側の双方で監視回路からパラメータ情報が供
給される。パルス幅変調器は、心臓細動除去器高電圧充
電回路に過大な電流レベルまたは電圧レベルが発生すれ
ば、電源を使用不能にする。

【００３５】二重一次巻線高電圧変圧器の二次巻線は、
ダイオードにより高電圧充放電コンデンサに結合されて
いる。二重一次巻線高電圧変圧器の一次側に電力を作用
させると、ダイオードは逆にバイアスされる。これによ
り、電流が二次巻線を通過できなくなり、二重一次巻線
高電圧変圧器にエネルギを蓄積させる。電源が使用不能
になると（たとえば、電源が二重一次巻線高電圧変圧器
の充電を中断すると）、二次巻線にかかる電圧が増大
し、ダイオードを順方向にバイアスさせる。二重一次巻
線高電圧変圧器は、次にエネルギを高電圧充放電コンデ
ンサに放出する。高電圧充放電コンデンサにかかる電圧
を監視し、高電圧充放電コンデンサがプリセット電圧レ
ベルに達するまで充電サイクルを繰り返す。

【００３６】それ故、二重一次巻線高電圧変圧器および
関連充電回路は心臓細動除去器を急速に充電する廉価で
確実な手段である。

【００３７】本発明の上述のおよび他の目的、特徴、お
よび長所は、添付図面を参照して進める好適な実施例の
詳細な説明から一層容易に明らかになるであろう。

【００３８】本発明は、上記の問題の双方を二つの一次
巻線を備えた二重一次巻線高電圧変圧器を設けることに
より解決している。二重一次巻線高電圧変圧器を設ける
ことにより、各巻線をその電流源に対して特別につくる
ことができ、バッテリからの高速高電流充電およびＡＣ
−ＤＣ変換器からの低速低電流充電が可能になる。その
他に、各電源は、それ自身の一次巻線を備えているか
ら、入力を切り換える必要がなく、二重一次巻線高電圧
変圧器はどちらの電源から引き出される電流をも利用す
ることができる。別々の二重一次巻線高電圧変圧器はい
ずれの電源に関する故障をも分離することができる。図
２は、本発明による心臓細動除去器高電圧充電回路の好
適実施例の全体構成を示している。

【００３９】

【実施例】図２を参照すると、充電イネーブル回路２０
Ａ、充電速さランプ発生器回路２２，充電速さしきい値
発生器回路２４，高電流スイッチ３４および一次電流検
知回路３６が図１で説明したのと実質上同じに動作し、
したがって類似参照数字で識別されている。安全回路３
０も図１で説明したのと実質上同じに動作するが、ただ
今度は上述の心臓細動除去器制御盤（図示せず）からの
端子４８に加わる開放安全リレー信号（ＯＰＮＳＦＲＬ
Ｙ信号）により駆動されている。ＯＰＮＳＦＬＹ信号
は、ＳＦＲＬＹＤ信号の反転値である。

【００４０】電力デイスエーブル／調節回路５８は実質
上図１の電力調節回路１８と同じ回路迂回機能を行う
が、今度はＤＣバッテリ５２およびＡＤ−ＤＣ変換器の
双方に対して同時に回路迂回を行う。電力デイスエーブ
ル／調節回路５８は図３に示す別のデイスエーブル回路
をも備えている。

【００４１】二重一次変圧器／整流器回路６２は、図１
の変圧器／整流器回路３２に使用した単独一次巻線の代
わりに、二つの一次巻線を備えている。第１一次巻線
（以下、低電流一次巻線という）は、電力デイスエーブ
ル／調節回路５８からのＶＤＣ出力に接続されている。
第２一次巻線（以下、高電流一次巻線という）は、電力
デイスエーブル／調節回路５８からのＶｂａｔｔｅｒｙ
出力に接続されてい。二重一次巻線高電圧変圧器（以
下、変圧器という）の二次巻線は、光結合コンデンサ電
流検知回路６４，安全回路３０，差動増幅器コンデンサ
電圧計測回路６６，および高電圧充放電コンデンサ６８
（以下、エネルギ蓄積コンデンサという）に接続されて
いる。

【００４２】低電流スイッチ／スイッチドライバ回路６
０の低電流スイッチは二重一次変圧器／整流器回路６２
の低電流一次巻線に結合されている。低電流スイッチ／
スイッチドライバ回路６０のドライバ回路は、低電流ス
イッチおよび高電流スイッチ３４の双方を駆動する。高
電流スイッチ３４は、二重一次変圧器／整流器回路６２
の高電流一次巻線に結合されている。図３は、二重一次
変圧器／整流器回路６２、低電流スイッチ／スイッチド
ライバ回路６０，高電流スイッチ３４，一次電流検知回
路３６，および電力デイスエーブル／調節回路５８のデ
イスエーブル回路のさらに詳細な図を示している。

【００４３】光結合コンデンサ電流検知回路６４は、図
１のコンデンサ電流検知回路３８と実質上同じ機能を行
う。回路の切替えには、入力と出力との間の光結合を含
んでいる。この回路を図６に詳しく示してある。

【００４４】差動増幅器コンデンサ電圧計測回路６６
は、図１のコンデンサ電圧計測回路４０と実質上同じ機
能を行う。しかし、出力は、今度は変圧器の二次巻線を
横断して比例増減した電圧差である。この回路を図７に
詳細に示す。

【００４５】低入力電圧検知回路５６は、この回路が今
度は、別の心臓細動除去器制御信号、ＡＣ／ＯＮ充電器
信号（ＡＣＯＮＣＨ信号）を受ける以外は、図１の低バ
ッテリ検知回路２６と同じである。ＡＣＯＮＣＨ信号
は、ＡＣ−ＤＣ変換器５０のＤＣ電源電圧ＶＤＣが心臓
細動除去器高圧充電回路に接続されるとハイになり、Ｄ
Ｃ電源電圧ＶＤＣが切り離されると、ローになる。低入
力電圧検知回路５６を図８に詳細に示す。

【００４６】図３は、低電流スイッチ回路６０Ａおよび
スイッチドライバ回路６０Ｂ，電力デイスエーブル／調
節回路５８のデイスエーブル回路，高電流スイッチ３
４，一次電流検知回路３６および図１の二重一次変圧器
／整流器回路６２の詳細回路図である。

【００４７】破線の箱６０Ｂは、低電流スイッチ／スイ
ッチドライバ回路６０のスイッチドライバ回路と同じで
あり、破線の箱６０Ａは、低電流スイッチ／スイッチド
ライバ回路６０（図２）の低電流スイッチ回路と同じで
ある。破線の箱３６は、図２の一次電流検知回路３６を
囲んでおり、破線の箱３４は、図２の高電流スイッチ３
４を囲んでいる。図２の電力デイスエーブル／調節回路
５８のデイスエーブル回路は、破線の箱５８により囲ま
れており、図２の二重一次変圧器整流器回路６２は、破
線の箱６２により囲まれている。

【００４８】スイッチドライバ回路６０Ｂの入力端子７
４は、パルス幅変調器２８（図２）の出力に、および抵
抗器７８および７６の第１端子に結合されている。抵抗
器７８の第２端子は出力端子８０に、および抵抗器８２
により大地に結合されている。抵抗器７６の第２端子
は、ダイオード８４の陽極に、およびトランジスタ８６
のベースに接続されている。ダイオード８４の陰極は、
トランジスタ８６のエミッタ、ツェナーダイオード８８
の陰極に、および高電流スイッチ３４の抵抗器９０と９
２および低電流スイツチ回路６０Ａの抵抗器１０６の第
１端子に接続されている。トランジスタ８６のコレクタ
およびツェナーダイオード８８の陽極は接地されてい
る。

【００４９】高電流スイッチ３４で、抵抗器９０の第２
端子は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴという）１０２
のゲートに結合されており、抵抗器９２の第２端子はＦ
ＥＴ１０４のゲートに接続されている。ＦＥＴ１０２の
ソースは、ＦＥＴ１０４のソースに、および一次電流検
知回路３６の抵抗器９４の第１端子および抵抗器９６の
第１端子に接続されている。抵抗器９６の第２端子は、
出力端子１００およびコンデンサ９８の第１端子に接続
されている。抵抗器９４の第２端子およびコンデンサ９
８の第２端子は接地されている。

【００５０】ＦＥＴ１０２のドレインは、ＦＥＴ１０４
のドレイン、ツェナーダイオード１０６Ａの陰極、およ
び二重一次変圧器／整流器回路６２にある変圧器１２６
の高電流一次巻線１４４の点を付けて表した端子に結合
されている。ツェナーダイオード１０６Ａの陽極は、接
地されている。ＦＥＴ１１０のゲートは、抵抗器１０６
の第２端子に結合されており、ＦＥＴ１１０のソースは
接地されている。ツェナーダイオード１０８は、陽極で
接地され、その陰極はＦＥＴ１１０のドレインに、およ
び変圧器１２６の低電流一次巻線１４２の点を付けて表
した端子に結合されている。

【００５１】電力デイスエーブル／調節回路５８（図
２）は、ＤＣ電源電圧ＶＤＣ（ＡＣ−ＤＣ変換器の調整
済み出力）を受ける入力端子１１２，およびバッテリ出
力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙ（ＤＣバッテリ５２の調整済出
力）を受ける入力端子１１８を備えている。ＤＣ電源電
圧ＶＤＣは、ダイオード１１４を介して変圧器１２６の
低電流一次巻線１４２の点を付けてない端子に結合され
ている。ダイオード１１４の陰極に接続されているコン
デンサ１１６は接地されてＤＣ電源電圧ＶＤＣを濾過し
ている。入力端子１１８におけるバッテリ電圧入力は、
ヒューズ１２０を介して変圧器１２６の高電流一次巻線
１４４の点を付けてない端子に結合されている。コンデ
ンサ１２２および１２４は、容量的にバッテリ出力電圧
Ｖｂａｔｔｅｒｙを大地に結合している。

【００５２】変圧器１２６の二次巻線１４８には、その
点を付けて表した端子に接続されているダイオード１２
８およびその点を付けない端子に接続されているダイオ
ード１３２があり、端子７２から端子７０に向けて電流
を一方向に導くようにしている。ツェナーダイオード１
３０は、ダイオード１２８と端子７０との間に結合さ
れ、陽極における電圧がその逆バイアスなだれ電圧より
大きくなるまで電流を阻止する。

【００５３】図４は、図３の変圧器１２６の詳細概要図
である。低電流一次巻線１４２は、点を付けた端子でＦ
ＥＴ１１０のドレインに結合され、点を付けない端子で
ダイオード１１４の陰極に結合されている。高電流一次
巻線１４４は、点を付けた端子でＦＥＴ１０２および１
０４のドレインに結合され、点を付けない端子でバッテ
リ出力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙに結合されている。変圧器
の二次巻線１４８は点を付けた端子でダイオード１２８
の陽極に結合され、点を付けない端子でダイオード１３
２の陰極に接続されている。

【００５４】変圧器１２６の各巻線の巻数を表１に掲げ
る。

【００５５】表１巻線巻数１４２１１１４４６１４８５３４

【００５６】変圧器に対する巻数比はつぎの通りであ
る。一次巻線１４４対二次巻線＝１：８９一次巻線１４２対二次巻線＝１：４８一次巻線１４４対一次巻線１４２＝１：１．８

【００５７】図５は、変圧器１２６のパラメータ表現で
ある。高電流一次巻線１４４の入力インピーダンスは
０．００９オーム、漏洩インダクタンスは２００ｍＨ，
高電流一次巻線のインダクタンスは８．０μＨである。
低電流一次巻線１４２の入力インピーダンスは０．０１
９オーム、漏洩インダクタンスは８００ｍＨ，低電流一
次巻線インダクタンスは２６μＨである。二次巻線の入
力インピーダンスは３５オーム、漏洩インピーダンスは
３．１ｍＨ，二次巻線インダクタンスは６６μＨであ
る。高電流一次巻線と二次巻線との間にＣ＝５５ｐＦの
キャパシタンス１６６が存在し、二次巻線を横断して５
ｐＦのキヤパシタンスが存在する。変圧器１２６の破壊
電圧は、８０００ボルトである。

【００５８】図３に戻って、変圧器１２６はダイオード
１２８がフライホイールとして働いてフライバックモー
ドで動作する。ＦＥＴ１０２および１０４（ＦＥＴスイ
ッチＡ１）が導通すると、バッテリ出力電圧Ｖｂａｔｔ
ｅｒｙが変圧器１２６の高電流一次巻線１４４を横断し
て加えられる。ＤＣ電源電圧ＶＤＣからの電圧はＦＥＴ
１１０（Ｑ１２）が導通すると低電流一次巻線１４２を
横断して加えられる。いずれかの一次巻線を横断して電
圧が加えられると、ダイオード１２８の陽極に負電圧が
発生する。電圧の大きさは、一次巻線に加えられる電圧
で付勢された一次巻線と二次巻線との間の巻線比を掛け
たものにほぼ等しい。この段階中には、一次巻線だけが
活性で、変圧器は直列インダクタンスとして扱われる。
したがって、一次インダクタンスは、一次巻線の電流を
次の関係によって直線的に増大させる。

【００５９】ΔＩ＝（Ｖｉ×ΔＴ）／Ｌｐ

【００６０】ただし、Ｖｉ＝一次巻線を横断する電圧 ΔＴ＝一次巻線を横断して電圧が加えられる時間量Ｌｐ＝一次巻線のインダクタンス

【００６１】ダイオード１２８が逆バイアスされている
間は、変圧器１２６に蓄えられているエネルギは、

【００６２】ＥＩ＝（１／２）（Ｌｐ×Ｉｐ）

【００６３】に等しい。

【００６４】ここで、Ｉｐ＝一次巻線を通過する全電
流。

【００６５】高電流スイッチ（ＦＥＴ１０２および１０
４）および低電流スイッチ（ＦＥＴ１１０）がオフにな
ると、変圧器１２６のコア１４６の中の磁束により電流
が二次巻線１４８に流れる。二次電圧は、急速に上昇
し、順バイアス用ダイオード１２８および逆バイアス用
ツェナーダイオード１３０が逆電圧なだれ領域で動作す
るのに充分になる。これにより、変圧器１２６からの電
流がエネルギ蓄積コンデンサ６８（図２）に流入するこ
とができる。ダイオード１２８を通過する初期電流は、
変圧器１２６の一次巻線に加えられる終止一次電流に一
次対二次巻線比を掛けたものに関係する。二次巻線イン
ダクタンスは、エネルギ蓄積コンデンサの電圧にほぼ等
しいほぼ一定の電圧に保持されているので、電流は時間
とともにほぼ直線的に減少する。

【００６６】変圧器１２６の放電時間は、エネルギ蓄積
コンデンサの電圧が増大するにつれて短くなる。それ
故、各充電サイクル間の遅延時間が調整される。たとえ
ば、最初エネルギがエネルギ蓄積コンデンサ６８の内部
に存在せず、エネルギを変圧器からエネルギ蓄積コンデ
ンサ内に放出するのに最大限の時間が必要である。エネ
ルギ蓄積コンデンサ内のエネルギが増大するにつれて、
エネルギを変圧器１２６から放出するのに必要な時間が
少なくなる。光結合コンデンサ電流検知回路６４（図
２）は、変圧器の放電サイクルが完了するや否やパルス
幅変調器２８を再び使用可能にし、パルス幅変調器２８
の充電サイクル間の非作動時間はエネルギ蓄積コンデン
サに一層多くのエネルギが蓄えられるにつれて短くな
る。それ故、エネルギ蓄積コンデンサを充電するのに必
要な全充電時間が極小になる。

【００６７】図３の入力端子７４におけるパルス幅変調
器２８からのハイ入力信号は、ダイオード８４を順バイ
アスし、ＦＥＴ１１０（Ｑ１２）、ＦＥＴ１０２，１０
４（ＥＴスイッチＡ１）を導通させる。バッテリ出力電
圧ＶｂａｔｔｅｒｙおよびＤＣ電源電圧ＶＤＣの状態に
より、ＦＥＴ１１０（Ｑ１２）は、電流を変圧器１２６
の低電流一次巻線１４２から流し、ＦＥＴスイッチＡ１
は電流を変圧器１２６の高電流一次巻線１４４から流
す。最初、ＦＥＴスイッチＡ１を横断する電圧降下はな
い。故に、高電流一次巻線１４４には、バッテリ出力電
圧Ｖｂａｔｔｅｒｙの全電圧出力が存在する。

【００６８】バッテリ出力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙは、階
段状に上昇し、一次対一次巻線比に比例して低電流一次
巻線１４２を横断して反射される。たとえば、１１の場
合、低電流一次巻線１４２をオンにし、６の場合、高電
流一次巻線１４４をオンにするが、低電流一次巻線１４
２を横断して階段状に上昇した電圧は、

【００６９】低電流一次巻線電圧＝１．８×Ｖｂａｔｔｅｒｙ

【００７０】である。電力デイスエーブル調節回路５８
のコンデンサ１１６は、階段上昇値Ｖｂａｔｔｅｒｙま
で充電される。それ故、ＤＣ電源電圧ＶＤＣの値が１
４．０ボルトであり、バッテリ出力電圧Ｖｂａｔｔｅｒ
ｙが９ボルトであれば、低電流一次巻線を横断する電圧
は約１６．２ボルトである。

【００７１】これにより、ダイオード１１４が逆バイア
スされ、バッテリ電流がＡＣ−ＤＣ変換器に流入しなく
なる。ＦＥＴスイッチＡ１のオン時間が続くにつれて、
電流が増大し、一層多くのエネルギが変圧器１２６に蓄
えられる。また、電流がＦＥＴスイッチＡ１を通して増
大するにつれて、高電流一次巻線１４４を横断する電圧
が減少し、コンデンサ１１６がその蓄積エネルギの幾ら
かを低電流一次巻線１４２を通して変圧器１２６に放電
することができる。

【００７２】充電速さランプ発生器回路２２（図２）が
充電速さしきい値発生器回路２４（図２）の電圧に達す
ると、パルス幅変調器２８の出力が高インピーダンス状
態になり、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ
１２）を遮断する。変圧器１２６に蓄えられているエネ
ルギはそれにより、上述のように、エネルギ蓄積コンデ
ンサ６８に移される。バッテリの電圧レベルがバッテリ
出力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙにより発生された低電流一次
巻線１４２における電圧より低ければ、ダイオード１１
４は順バイアスされ、ＤＣ電源電圧ＶＤＣが変圧器１２
６の充電に寄与することができる。ＤＣ電源電圧ＶＤＣ
からのエネルギの寄与が追加されることにより、エネル
ギ蓄積コンデンサを必要な時間限界内で充電することが
できる。それで、バッテリ出力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙお
よびＤＣ電源電圧ＶＤＣにより供給される電流の量は、
それらの現在の出力電圧値によって決まる。

【００７３】バッテリの出力電圧が極端に低ければ、Ｄ
Ｃ電源電圧ＶＤＣは高電流一次巻線１４４にバッテリ出
力電圧Ｖｂａｔｔｅｒｙより大きい電圧を発生する。こ
の状態では、ＤＣ電源電圧ＶＤＣは、電流をバッテリに
流入し、バッテリを充電する。これは、エネルギ蓄積コ
ンデンサを充電するのに通常必要な時間より長い時間を
必要とする障害状態である。

【００７４】故に、二重一次巻線によれば、一方のまた
は双方の電源が、一方の電源を物理的に切り離してから
第２の電源を接続するということをしないでエネルギを
変圧器に供給することができる。二重一次巻線はいずれ
かの電源に生じる障害をも分離する。

【００７５】抵抗器９４と９６、およびコンデンサ９８
は図１の一次電流検知回路３６を構成している。抵抗器
９４にかかる電圧は、一次側回路に流入する電流の量を
示す。出力端子１００の電圧は、パルス幅変調器２８の
非反転検知入力に結合され、基準電圧と比較される。抵
抗器９４にかかる電圧が所定の基準電圧より大きけれ
ば、パルス幅変調器２８は使用不能となり、ＦＥＴスイ
ッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）を遮断する。抵
抗器９６およびコンデンサ９８は、変圧器１２６の一次
／二次寄生信号による漂遊リンギングを濾過し去る。

【００７６】ダイオード８４およびＰＮＰトランジスタ
８６（Ｑ９）は、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１
０（Ｑ１２）の活性プルダウン回路として働く。ＦＥＴ
スイッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）を使用不能
にするには、バルス幅変調器２８の出力を高インピーダ
ンス状態にする。これにより、プルダウン抵抗器となる
抵抗器７８，８２および７６はトランジスタ８６（Ｑ
９）のベースから電流を引出し、ダイオード８４はＦＥ
Ｔ１０２，１０４，１１０およびトランジスタ８６（Ｑ
９）のベースとの間の電流を制限する。

【００７７】負のベース電流は、トランジスタ８６（Ｑ
９）を導通させ、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１
０（Ｑ１２）にかかるゲート・ソース電圧を引き下げ
る。これにより、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１
０（Ｑ１２）は遮断され、電源が使用不能になる。ＦＥ
ＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）はパルス
幅変調器２８が入力端子７４に高出力電圧を発生すれば
導通する。入力端子７４での正電圧は、トランジスタ８
６（Ａ９）を遮断し、ダイオード８４を順バイアスす
る。トランジスタ８６（Ｑ９）が遮断されるにつれてＦ
ＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）のゲー
ト・ソース電圧が増大する。今度は、ＦＥＴスイッチＡ
１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）がオンになり、電源が
使用可能になる。

【００７８】トランジスタ８６（Ｑ９）により作られた
低インピーダンス接地経路は、両ＦＥＴスイッチＡ１お
よびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）の内部キャパシタンスを急
速に放電する。それ故、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥ
Ｔ１１０（Ｑ１２）が急速に遮断され、エネルギ損失が
極小になる。抵抗器７８および８２は、出力端子８０の
パルス幅変調器２８の出力信号を比率的に増減し、これ
が光結合コンデンサ電流検知回路６４（図２）に加えら
れる。

【００７９】いくつかの構成要素および物理的設計特徴
がシステムの信頼性を高めるため心臓細動除去高圧充電
回路に取り付けられている。たとえば、ダイオード１２
８は、ヒートシンクとして作動するための各取り付け穴
で大きい銅パッドを有する印刷回路板に実装されてい
る。スロットがダイオードの下に切り出されてさらに冷
却を良くするための大きなクリープ経路となっている。
ツェナーダイオード８８，１０６Ａ，および１０８は高
電圧遷移を抑止し、ＦＥＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１
１０（Ｑ１２）が最大ドレイン・ソース電圧定格を超過
しないように保護している。たとえば、ＦＥＴスイッチ
Ａ１の最大動作電圧は７２．４ボルトである。故に、ツ
ェナーダイオード１０６Ａの破壊電圧は公称８２ボルト
に設定されている。

【００８０】ヒートシンクがＦＥＴスイッチＡ１に取り
付けられて加熱を減らしている。必要な熱抵抗を設ける
のに下記のヒートシンクの計算式が使用さる。

【００８１】Ｒθｓａ＝［（ＴＪ−ＴＡ）／ＰＤ］−Ｒθｊｃ−Ｒθｃｓ（１）

【００８２】ここで、ＴＪ＝トランジスタの接合温度＝
１５０℃ ＴＡ＝周囲温度＝７０℃ ＰＤ＝トランジスタの消費電力＝８．８ワットＲθｊｃ＝接合・ケース間熱抵抗＝０．８３３℃／ＷＲθｃｓ＝ケース・ヒートシンク間熱抵抗＝０．９℃／
ＷＲθｓａ＝ヒートシンク・周囲間熱抵抗

【００８３】故に、ヒートシンク・周囲間熱抵抗はＲθ
ｓａ＝７．４℃／Ｗである。熱抵抗が９．０℃／ＷのＴ
ｈｅｒｍａｌｌｏｙ，Ｇｒａｆｏｉｌ７０２０Ｃｏ
ｎｄｕｃｔａ−Ｐａｄのヒートシンクが、それ故、ＦＥ
ＴスイッチＡ１およびＦＥＴ１１０（Ｑ１２）の両者に
使用されている。

【００８４】図６は、図２の光結合コンデンサ電流検知
回路６４の回路図である。二重一次変圧器／整流器回路
６２（図３）からの端子７０は、ツェナーダイオード１
３０の陽極に、および発光ダイオード１９４の陰極に結
合されている。ツェナーダイオード１３０の陰極は、二
重一次変圧器／整流器回路６２からのダイオード１２８
の陰極に結合され、抵抗器１９６により発光ダイオード
１９４の陽極に抵抗的に結合されている。ダイオード１
２８の陽極は、入力端子１９７で二重一次変圧器／整流
器回路６２（図３）の二次巻線１４８の点を付けた端子
に結合されている。トランジスタ１８８のベースはフォ
トダイオード１９０の陽極に結合され、抵抗器１８６に
より抵抗的に接地されている。基準電圧は、フォトダイ
オード１９０の陰極および抵抗器１８４の第１端子に接
続されている。バイパスコンデンサ１８０および１８２
は基準電圧を容量的に接地させている。スイッチドライ
バ回路６０Ｂ（図３）からの出力端子８０は、ＮＯＲゲ
ート１７８の第１入力に結合されている。ＮＯＲゲート
１７８の第２入力は、トランジスタ１８８のコレクタお
よび抵抗器１８４の第２端子に接続されている。出力端
子１７４は、パルス幅変調器２８の発振器入力に結合さ
れ、抵抗器１７６によりＮＯＲゲート１７８の出力に抵
抗的に結合されている。トランジスタ１８８、フォトダ
イオード１９０，および発光ダイオード１９４は光結合
器１９２の内部回路を構成している。

【００８５】変圧器１２６（図２）の二次側に電流が流
れ始めると、ツェナーダイオード１３０はブレークダウ
ンし、発光ダイオード１９４および抵抗器１９６間に降
伏電圧を加える。抵抗器１９６は、発光ダイオード１９
４に流れる電流を制限する。ツェナーダイオード１３０
は、ツェナーブレーク電圧領域では、発光ダイオード１
９４を通して電流を流させ、フォトダイオ−ド１９０の
逆漏洩電流を増す。逆漏洩電流が増大すると、トランジ
スタ１８８が導通し、ＮＯＲゲート１７８の第２入力の
電圧を引き下げる。出力端子８０での比率増減したパル
ス幅変調器２８の出力も低ければ（使用不能状態）、Ｎ
ＯＲゲート１７８の出力が高くなり、パルス幅変調器２
８を使用不能にする。このため、パルス幅変調器２８
は、変圧器１２６からの電流がエネルギ蓄積コンデンサ
６８に完全に放電され終わるまで他の充電サイクルを開
始できない。

【００８６】電流が変圧器１２６の二次側での流れを止
めると、ツェナーダイオード１３０にかかる電圧が０に
下がり、発光ダイオード１９４が使用不能になる。発光
ダイオード１９４が使用不能になると、フォトダイオー
ド１９０の逆漏洩電流が減り、これにより、トランジス
タ１８８がオフになる。抵抗器１８４は、ＮＯＲゲート
１７８の第２入力をハイに引き上げ、ＮＯＲゲート１７
８の出力をハイにし、これにより、パルス幅変調器２８
がハイ出力を発生する。ＮＯＲゲート１７８は、シュミ
ットトリガ入力を備えてノイズ効果を減らすとともに、
電流がもはや変圧器１２６の二次巻線１４８を流れなく
なったとき、パルス幅変調器２８を急速に使用可能にす
る。バイパスコンデンサ１８０および１８２は、ＮＯＲ
ゲート１７８を偶然作動させることがある電圧基準に加
わるノイズを濾過する。

【００８７】図７は、図２の差動増幅器コンデンサ電圧
計測回路６６の詳細概要図である。端子７０および７２
は、エネルギ蓄積コンデンサ６８（図２）の反対端間に
結合されている。オペアンプ２１２の非反転入力は抵抗
器２１０を通して端子７０に抵抗結合され、抵抗器２０
０およびコンデンサ１９８を介して抵抗的および容量的
に接地されている。オペアンプ２１２の反転入力は抵抗
器２２１により端子７２に抵抗性結合されている。オペ
アンプ２１２の出力は、抵抗器２１４およびフイードバ
ックコンデンサ２１６を介してその反転入力に帰還さ
れ、抵抗器２１８により出力端子２２０に抵抗結合され
ている。出力端子２２０は、パルス幅変調器２８の反転
入力に結合されている。

【００８８】差動増幅器コンデンサ電圧計測器回路６６
は、エネルギ蓄積コンデンサ６８の両側の電圧レベルの
間の差を比率的に増減する。オペアンプ２１２により出
力される比率増減後の値は、抵抗器２１０，２００，２
２１，および２１４の値によって決まる。たとえば、抵
抗器２００および抵抗器２１４が同じ値（Ｒ１）である
ように選定し、抵抗器２１０および抵抗器２２１が同じ
値（Ｒ２）であるように選定する。こうすれば、オペア
ンプ２１２の出力電圧は、

【００８９】Ｖｏｕｔ＝（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ７０−Ｖ７２）

【００９０】ただし、Ｖ７０＝端子７０での電圧Ｖ７２＝端子７２での電圧

【００９１】抵抗器２００および２１４の値（Ｒ１）
を、抵抗器２１０および２２１の値（Ｒ２）よりかなり
大きく選定すれば、オペアンプの出力にエネルギ蓄積コ
ンデンサ電圧の比率的に増減された値が得られる。

【００９２】オペアンプ２１２からの出力はパルス幅変
調器２８に設定された基準電圧と比較される。オペアン
プ２１２の出力が基準電圧より大きければ、パルス幅変
調器２８の出力が使用不能になって、心臓細動除去器高
電圧充電回路の別の充電サイクルが防止される。

【００９３】比率増減された電圧出力信号は、心臓細動
除去器制御盤にも送られる。心臓細動除去器制御盤は、
エネルギ蓄積コンデンサの電圧を監視し、エネルギ蓄積
コンデンサが所要電圧を得ていなければ、パルス幅変調
器２８へのイネーブル信号を維持する。エネルギ蓄積コ
ンデンサが所要充電レベルに達していれば、心臓細動除
去器制御盤はデイスエーブル信号を充電イネーブル回路
２０Ａおよび充電速さしきい値発生器回路２４（図２）
に送る。コンデンサ１９８は、オペアンプ２１２の非反
転入力からのノイズを濾過する。フイードバックコンデ
ンサ２１６は、オペアンプ２１２の出力の発振効果を減
らすことにより、差動増幅器コンデンサ電圧測定回路６
６の安定度を増す。

【００９４】図８は、図２の低入力電圧検知回路５６の
詳細概要図である。入力端子１１８のバッテリ出力電圧
Ｖｂａｔｔｅｒｙは、抵抗器２２６を介してオペアンプ
２３２の非反転入力に接続されている。抵抗器２２８お
よびコンデンサ２３０はオペアンプ２３２の非反転入力
を接地している。入力端子５４は、心臓細動除去器制御
盤からＡＣＯＮＣＨ信号を受け取る。ＡＣＯＮＣＨ信号
は、抵抗器２２２を通ってＮＯＲゲート２２４の第１お
よび第２の両入力に入る。ＮＯＲゲート２２４の出力
は、オペアンプ２３２の反転入力に送られる。オペアン
プ２３２の出力は、パルス幅変調器２８の反転比較器入
力に結合されている。

【００９５】抵抗器２２６および抵抗器２２８は、オペ
アンプ２３２の非反転入力のバッテリ出力電圧Ｖｂａｔ
ｔｅｒｙを分割する。ＤＣ電源電圧ＶＤＣガ心臓細動除
去器高電圧充電回路に接続されれば、入力端子５４にお
けるＡＣＯＮＣＨ信号はハイで、ＮＯＲゲート２２４の
出力を低下させる。これにより、正のバッテリ出力電圧
Ｖｂａｔｔｅｒｙがオペアンプ２３２の出力を高インピ
ーダンス状態にし、パルス幅変調器２８の出力をハイ状
態にしておく。

【００９６】しかし、ＤＣ電源電圧ＶＤＣが心臓細動除
去器高電圧充電回路から切り離されれば、入力端子５４
における電圧は低く、オペアンプ２３２の反転入力の電
圧がハイになる。それ故、オペアンプ２３２の非反転入
力での判定バッテリ電圧がＮＯＲゲート２２４の出力電
圧より低くなれば、オペアンプ２３２の出力が低くな
り、パルス幅変調器２８が使用不能になる。

【００９７】パルス幅変調器２８は、バッテリ電圧がオ
ペアンプ２３２からの低出力を使用不能にするに充分な
だけ大きくなるまで使用不能になっている。オペアンプ
２３２の出力は、バッテリ電圧出力が低すぎて、心臓細
動除去器の正常動作および充電動作をともに維持できな
くなると低くなる。たとえば、充電サイクルが始まる
と、電流がバッテリから引き出されて、その出力が下が
る。バッテリ電圧が最初低過ぎれば、心臓細動除去器高
電圧充電回路からの別の電流ドレインがバッテリの出力
電圧を引き下げて正常な心臓細動除去器動作を維持す
る。

【００９８】この状態は、心臓細動除去器システムが心
臓細動除去器高電圧充電回路に取り付けられているとき
ＤＣ電源電圧ＶＤＣから電力の供給を受けるので、ＡＣ
電源が取り付けられていない（たとえば、入力端子５４
の電圧が低い）ときにのみ重要である。この状態中に心
臓細動除去器高電圧充電回路が使用不能になると、バッ
テリは過大電流ドレインによる損失からも保護される。

【００９９】本発明の原理をその好適実施例により、説
明し図解してきたが、本発明はその構成および細部をこ
のような原理から逸脱することなく修正し得ることは明
らかである。我々は、特許請求の範囲の精神および範囲
に入るすべての修正および変形について権利を主張する
ものである。

【０１００】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、低電流一次巻線と高電流一次巻線およびエネルギ
蓄積コンデンサの両端間に接続された二次巻線とを有す
る変圧器を形成し、スイッチング回路により低電流一次
巻線にバッテリを接続するとともに、高電流一次巻線に
ＤＣ電源を接続するようにしたので、、変圧器にバッテ
リとＤＣ電源とから単独またはともに電力を供給するこ
とができ、複数の電源からエネルギを心臓細動除去器に
供給し、電源の動作が停止すると、二次巻線から変圧器
に蓄積されているエネルギをエネルギ蓄積コンデンサに
放出し、エネルギ蓄積コンデンサから患者にエネルギを
放出することができる。また、各巻線をその電流源に対
して特別に作ることができ、バッテリからの高速高電流
充電とＤＣ電源からの低電流充電が可能となり、高信頼
性で安価にできるとともに、各電源は、それ自身の一次
巻線に接続され、入力を切り替える必要がななくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単一電源から充電される従来の心臓細動除去器
／モニタの充電回路のブロックダイヤグラムである．

【図２】本発明によるバッテリおよびＡＣ／ＤＣ電源か
ら付勢される心臓細動除去器高電圧充電回路のブロック
ダイヤグラムである。

【図３】図２における二重一次変圧器／整流器回路、低
電流スイッチ／スイッチドライバ回路、高電流スイッ
チ、一次電流検知回路、電力デイスエーブル調節回路の
詳細な回路図である。

【図４】図３における変圧器の詳細な回路図である。

【図５】図３における変圧器のパラメータ表現を示す回
路図である。

【図６】図２における光結合コンデンサ電流検知回路の
詳細な回路図である。

【図７】図２における差動増幅器コンデンサ電圧計測回
路の詳細な回路図である。

【図８】図２における低電圧検知回路の詳細概要図であ
る。

【符号の説明】

２０Ａ充電イネーブル回路２２充電速さランプ発生器回路２４充電速さしきい値発生器回路２８パルス幅変調器３０安全回路３４高電流スイッチ３６一次電流検知回路５０ＡＣ−ＤＣ変換器５２ＤＣバッテリ５６低入力電圧検知回路５８電力デイスエーブル調節回路６０低電流スイッチ／スイッチドライバ回路６０Ａ低電流スイッチ回路６０Ｂスイッチドライバ回路６２二重一次変圧器／整流器回路６４光結合コンデンサ電流検知回路６６差動増幅器コンデンサ電圧計測回路６８高電圧充放電コンデンサ（エネルギ蓄積コ
ンデンサ）１２６二重一次高電圧変圧器（変圧器）１４２低電流一次巻線１４４高電流一次巻線１４８二次巻線Ａ１ＦＥＴスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ポール・ディー・ビリーアメリカ合衆国オレゴン州マクミンヴィルタフト・ストリート 432 (56)参考文献特公平４−79273（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61N 1/39

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギ出力を有するバッテリと、エネ
ルギ出力を有するＤＣ電源と、高電圧充放電コンデンサ
と、第１一次巻線と第２一次巻線と前記高電圧充放電コ
ンデンサを横断して接続された二次巻線とを有する変圧
器と、前記バッテリを前記第１一次巻線に断続的に接続
しかつ前記ＤＣ電源を前記第２一次巻線に断続的に接続
するためのスイッチング回路であって、前記第１および
第２一次巻線を横断して交流フィールドを形成するスイ
ッチング回路とを備えたことを特徴とする心臓細動除去
器高圧充電回路。
【請求項２】前記バッテリ及び前記ＤＣ電源は各々、
与えられた出力特性を有し、前記変圧器の前記第１およ
び第２一次巻線は各々、前記バッテリ及びＤＣ電源の出
力特性に合う入力特性を有することを特徴とする請求項
１記載の心臓細動除去器高圧充電回路。
【請求項３】前記変圧器は、前記各々の一次巻線から
前記二次巻線へのエネルギ変換を最大化する、各一次巻
線と前記二次巻線との間の巻数比を有することを特徴と
する請求項２記載の心臓細動除去器高圧充電回路。
【請求項４】前記第１および第２一次巻線により、前
記ＤＣ電源および前記バッテリは、異なる割合で、前記
高電圧充放電コンデンサを充電することを特徴とする請
求項１記載の心臓細動除去器高圧充電回路。
【請求項５】前記第１および第２一次巻線は電気的に
分離しており、前記バッテリおよび前記ＤＣ電源におけ
る故障は電磁気的に分離していることを特徴とする請求
項１記載の心臓細動除去器高圧充電回路。
【請求項６】前記スイッチング回路は、前記バッテリ
および前記ＤＣ電源の一つに、前記第１および第２一次
巻線の一つをそれぞれ断続的に接続することを特徴とす
る請求項１記載の心臓細動除去器高圧充電回路。
【請求項７】前記スイッチング回路と前記第１及び第
２一次巻線とにより、前記バッテリ又は前記ＤＣ電源か
らの前記エネルギ出力は、前記一次巻線の一つに適用さ
れることを特徴とする請求項１記載の心臓細動除去器高
圧充電回路。
【請求項８】前記ＤＣ電源が前記第１一次巻線におい
て前記バッテリの電圧よりも大きい電圧を発生する場
合、前記スイッチング回路によって前記ＤＣ電源は前記
バッテリへエネルギを放電することを特徴とする請求項
１記載の心臓細動除去器高圧充電回路。