JP4714321B2 - インピーダンス補償されたエネルギーを供給する細動除去装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気療法の回路に関するものであり、とりわけ、複数のコンデンサを用いて、患者に対して細動除去パルスのインピーダンス補償された送出を提供する細動除去装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
普通、人間の心臓内部における電気化学的活動によって、心筋繊維が同期して収縮及び弛緩し、その結果、血液が、心室から体の生命維持に必要な器官に有効にポンプ作用で送り込まれることになる。心臓内部における異常な電気的活動のために、個々の心筋繊維が、非同期的に、無秩序に収縮する心室細動(VF)によって、心臓性の突然死を生じる場合が多い。VFに対する唯一の有効な処置は、心臓に電気的衝撃を加えて、心臓の電気化学系がそれ自体で再同期をとることができるようにする、電気的細動除去(カウンターショック)である。整った電気的活動が回復すると、通常、同期のとれた心筋収縮が後続し、心臓の律動が回復することになる。
【0003】
有効な細動除去に必要な、患者に供給される電流及びエネルギーの最小量は、その振幅、持続時間、形状(正弦、減衰正弦、方形、指数関数形減衰等)を含む、細動除去波形の特定の形状によって、及び、電流波形が単一の極性(単相)と、負と正の両方の極性(二相)と、複数の負と正の極性(多相)のいずれを有しているかによって決まる。同時に、患者に送出される細動除去パルスには、組織に損傷をもたらし、細動除去パルスの効力を低下させることになる、最大電流値が存在する。
【0004】
ピーク電流は、細動除去パルスの送出中に生じる最高レベルの電流である。ピーク電流を細動除去パルスにおける最大値未満に制限することは、効力と患者の安全の両方にとって望ましい。人間の固体群の胸廓を経由したインピーダンス(「患者インピーダンス」)は、20〜200オームにわたる範囲で変動する可能性があるので、患者インピーダンスの範囲で、ピーク電流を最大値よりかなり低い安全レベルに制限して、所望の量のエネルギーを患者に供給する外部の細動除去装置によって、インピーダンス補償された細動除去パルスを供給するのが望ましい。
【0005】
大部分の外部細動除去装置は、単一の電圧レベルまで充電される、単一のエネルギー蓄積コンデンサまたは固定バンクをなすエネルギー蓄積コンデンサを用いている。患者インピーダンスの範囲にわたって任意の所定の患者に供給されるエネルギー量を制御することは、一般に、エネルギー蓄積コンデンサの初期電圧と最終電圧との間における「傾斜」または差、並びに、細動除去パルスの放電時間を制御することによって解決される問題である。大部分の外部細動除去装置は、一定電圧レベルまで充電される単一のエネルギー蓄積コンデンサを利用しており、その結果、患者インピーダンスの範囲にわたって、可能性のある広範囲の放電時間及び傾斜値が得られることになる。持続時間及び傾斜に関して細動除去パルスの波形を成形する方法については、1997年3月4日にGliner他に対して発行された米国特許第5,607,454号「Electrotherapy Method and Apparatus」に記載がある。単一のコンデンサを用いて、患者インピーダンスの全範囲にわたって十分なエネルギーレベルの細動除去パルスを供給することによって、比較的低インピーダンスの患者に大きいピーク電流を供給することが可能になる。同時に、エネルギー蓄積コンデンサの充電電圧は、高インピーダンスの患者に所望のエネルギー量の細動除去パルスを送出するのに十分でなければならない。
【0006】
大ピーク電流の問題に対するさまざまな従来技術による解決法が存在する。ある方法では、エネルギー蓄積コンデンサと直列に抵抗器を配置して、低インピーダンスの患者に対する過剰なピーク電流を防止することが含まれる。1996年5月7日にKroll他に対して発行された米国特許第5,514,160号「Implantable Defibrillator For Producing A Rectangular-Shaped Defibrillation Waveform」では、直線形状の第1の位相を備える移植可能な細動除去装置が、エネルギー蓄積コンデンサと直列に、可変抵抗器として機能するMOSFETを利用して、ピーク電流を制限する。1998年3月31日にLopin他に対して発行された米国特許第5,733,310号「Electrotherapy Circuit and Method For Producing Therapeutic Discharge Waveform Immediately Following Sensing Pulse」では、電気療法の回路が、患者インピーダンスを検知し、エネルギー蓄積コンデンサと直列をなす1組の直列抵抗器の中から選択して、細動除去パルスの直線形状に近似した鋸歯を生じさせる。従来技術の教示に従って電流制限抵抗器を用いると、結果として、抵抗器においてかなりの量の電力が消費され、このため、細動除去装置のバッテリに対するエネルギー要件が増大する。
【0007】
ピーク電流を制限するもう1つのアプローチには、複数のコンデンサからの複数の指数関数形切り捨て減衰波形を利用し、移植可能な細動除去装置において直線形状に近似した鋸歯の放電波形を形成することが含まれる。1993年4月6日にKroll他に対して発行された米国特許第5,199,429号「Implantable Defbrillation System Employing Capacitor Switching Networks」では、1組のエネルギー蓄積コンデンサに充電し、次に、第1の位相の間に順次放電させて、鋸歯パターンが形成される。Kroll他の教示によれば、複数のコンデンサは、細動除去波形の形状を自由度の高い度合いで調整するため、細動除去パルスの送出中に、任意に直列、並列、または直列・並列構成に構成されることが可能である。
【0008】
1998年11月17日にStendahl他に対して発行された米国特許第5,836,972号「Parallel Charging of Mixed Capacitors」では、エネルギー蓄積コンデンサの並列バンクを充電するための方法が教示されている。エネルギー蓄積コンデンサのバンクを、さらに、細動除去パルスを送出するために、直列に結合することが可能である。
【0009】
しかし、Krell他の特許にも、Stendahl他の特許にも、ピーク電流が最大値未満で、患者インピーダンスの範囲にわたって放電時間の変動が少ない、インピーダンス補償された細動除去パルスを得ることの問題が取り扱われていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従って、エネルギー蓄積コンデンサの構成の中から選択して、インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出する細動除去装置を提供することが望ましい。
【0011】
【課題を解決するための手段】
患者インピーダンス、及びインピーダンス補償された細動除去パルスの送出に対して望ましいエネルギーレベルに従って選択された1組の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークを有する、細動除去装置が提供される。本発明によるインピーダンス補償は、キャパシタンス及び充電電圧全体が患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに合わせて調整される、エネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することを意味するものである。低インピーダンスの患者の場合、ピーク電流が最大値未満の値に制限され、一方、高インピーダンスの患者の場合、細動除去パルスの放電時間の変動が低減される。
【0012】
エネルギー蓄積コンデンサネットワークの1組の構成には、多種の全体的なキャパシタンス及び充電電圧を供給するために、患者インピーダンスの関数として選択される、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク内におけるエネルギー蓄積コンデンサのさまざまな直列、並列、及び、直列/並列組み合わせが含まれ得る。拡大したエネルギーレベルの範囲にわたって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、その一方で、インピーダンスの低い患者に合わせた構成を利用して、ピーク電流を患者に対して安全なレベルに制限することも可能である。同時に、インピーダンスの高い患者に合わせた選択される構成を利用して、十分な電流レベルを供給する。このエネルギー蓄積コンデンサネットワークには、利用可能なエネルギーレベルの範囲を拡大して、200ジュールをかなり超えるようにするための他の構成を容易に追加するが可能である。
【0013】
本発明による細動除去装置は、患者に細動除去パルスを送出するためのエネルギーを蓄積する少なくとも2つのコンデンサを利用したエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いて、構成される。細動除去装置は、一般的に、可搬型であり、エネルギー源として普通のバッテリを利用して動作する。高電圧充電器は、エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおけるコンデンサを所望の電圧レベルまで充電する働きをする。HVスイッチは、所望のパルス持続時間及び極性に従って、患者を横切ってコンデンサを結合する。望ましい実施態様の場合、HVスイッチは、1対の電極を介して、患者に2相細動除去パルスを加えるための4つの整流スイッチから構成される「Hブリッジ」を含んでいる。
【0014】
コントローラは、エネルギー蓄積コンデンサネットワークに対する充電プロセスを制御する。衝撃ボタンの押下に応答し、コントローラは、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成を選択し、HVスイッチ(高電圧スイッチ)を制御して、インピーダンス補償された細動除去パルスの所望の持続時間及び極性を得ることによって、患者にインピーダンス制御細動除去パルスを送出する。
【0015】
患者インピーダンスの測定を、細動除去パルスの送出直前に実施することが可能である。患者インピーダンスに基づき、適切なコンデンサ構成を選択して、所望のエネルギーレベルのインピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、その一方で、ピーク電流を患者に対して安全なレベルに制限することが可能である。
【0016】
本発明によれば、インピーダンス補償された細動除去パルスのエネルギーレベルを容易に選択することが可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワークは、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに合わせた1組の構成を有する。コントローラは、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルの決定後に、適切な構成を選択する。200ジュール(J)を超える選択可能なエネルギーレベルを含む細動除去装置の用途では、広い範囲の患者インピーダンス及びエネルギーレベルにわたって、ピーク電流を最大値未満に制限することができるので、インピーダンス補償された細動除去パルスを用いることから恩恵を得ることが可能である。
【0017】
本発明の代替実施態様によれば、スイッチの代わりに阻止ダイオードを利用して、細動除去パルスのためにエネルギーを供給する、コンデンサと抵抗器の並列組み合わせを用いるエネルギー蓄積コンデンサネットワークが提供される。このように、患者インピーダンスを測定し、コンデンサのさまざまな構成を選択するためにコントローラの能動的な介入を伴わずに、インピーダンス整合した細動除去パルスを送出することが可能である。コンポーネントの総数は、第1の実施態様よりも大幅に減少するが、エネルギーレベルを選択するための自由度と能力を犠牲にすることになる。
【0018】
本発明の特徴の1つは、選択されたエネルギー量を有するインピーダンス補償された細動除去パルスを送出する細動除去装置を提供することである。
【0019】
本発明のもう1つの特徴は、複数のコンデンサを用いて、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する細動除去装置を提供することである。
【0020】
本発明のもう1つの特徴は、1組のエネルギー蓄積コンデンサネットワーク構成の中から選択することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する方法を提供することである。
【0021】
本発明のもう1つの特徴は、エネルギーレベルが200ジュールを超えるインピーダンス補償された細動除去パルスを送出することが可能な、細動除去装置用のエネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することである。
【0022】
本発明のもう1つの特徴は、ダイオードのスイッチングを利用して、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するエネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することである。
【0023】
他の特徴、修得、及び利点については、図面に関連して解釈されるなら、下記の説明を読むことによって、当該技術者には明らかになるであろう。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による細動除去装置10の略ブロック図である。患者(図示せず)に結合する1対の電極12は、フロントエンド14に接続され、さらに、HVスイッチ16に接続されている。フロントエンド14は、患者からのECG信号の検出、フィルタリング、及びデジタル化を行う。ECG(心電計)信号は、さらに、電気療法による治療に影響されやすい心室細動(VF)または他の衝撃性の律動を検出することが可能な、衝撃報告アルゴリズム(shock advisory algorithm)を実行するコントローラ18に供給される。
【0025】
フロントエンド14は、低レベルのテスト信号を利用して、電極12の両端の患者インピーダンスを測定できることが望ましい。患者インピーダンスは、コントローラ18に患者インピーダンスデータを供給するため、アナログデジタル変換器(図示せず)を用いて、フロントエンド14で測定されて、デジタル化されることが可能である。患者インピーダンスは、細動除去パルスの送出前に患者に対して低レベルの非治療パルスを送出し、電極12の両端の電圧降下を測定するといった、さまざまな他の方法を利用して測定することも可能である。
【0026】
一般に、細動除去装置10のユーザインターフェイスの一部である衝撃ボタン20によって、ユーザは、コントローラ18によるVFまたは他の衝撃性律動の検出後、電極12を介した細動除去パルスの送出を開始することが可能になる。バッテリ22によって、一般には、細動除去装置10のために、とりわけ、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26のコンデンサに充電する高電圧充電器24のために電力が供給される。一般的なバッテリ電圧は、12ボルト以下であるが、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26のコンデンサは、1500ボルト以上まで充電されることが可能である。コントローラ18からの充電電圧制御信号によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の各コンデンサにおける充電電圧が決定される。
【0027】
本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26には、コントローラ18からの構成制御信号に応答して、直列、並列、または、直列と並列の組み合わせの構成に構成されることが可能な複数のコンデンサが含まれる。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26は、選択された構成によって決まる有効キャパシタンス及び有効充電電圧を有する。例えば、キャパシタンス値がCで、充電電圧がVの3つの直列コンデンサからなる構成は、有効キャパシタンスが1/3Cで、有効電圧が3Vになる。
【0028】
コントローラ18は、患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するために、患者インピーダンスと選択されたエネルギーレベルを利用して、1組の構成からエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の構成を選択する。インピーダンス補償された細動除去パルスの送出におけるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の動作については、さらに詳細に後述することにする。
【0029】
エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26は、コントローラ18からの極性/持続時間制御信号に応答して所望の極性及び持続時間で、1対の電極12を介して患者に細動除去パルスを送出する働きをするHVスイッチ16に接続されている。HVスイッチ16は、望ましい実施態様の場合、Hブリッジを利用して、2相細動除去パルスを送出するように構成されるが、単相または多相の細動除去パルスを送出し、さらに本発明の利点を実現するように容易に改変されることが可能である。
【0030】
図2には、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の単純化された概略図が示されている。高電圧充電器24は、1組のコンデンサ60〜68を所望の電圧レベルまで充電するのが容易になるように、1対の充電スイッチ50〜56を介して、コンデンサ60〜68のそれぞれに選択的に接続される。各コンデンサ60〜68への充電は、必要に応じて、順次または並列にして同時に実施することが可能であり、また、用途の要件に従って、コンデンサ60〜68のそれぞれが、同じ電圧レベルまたは異なる電圧レベルに充電されることが可能である。1組のコンデンサ60〜68は、用途に応じて、同じキャパシタンス値を有することも、あるいは異なるキャパシタンス値を有することも可能である。望ましい実施態様の場合、コンデンサ60〜68のそれぞれは、同じキャパシタンス値を有しており、同じ初期電圧まで充電される。1組の充電スイッチ50〜56は、コントローラ18によって、充電プロセスを容易にするために制御される。1組の充電スイッチ50〜56の代わりに、1組の阻止ダイオードを利用して、コンデンサ60〜68の充電を容易化することも可能である。スイッチ50〜56及び70〜78のそれぞれは、スイッチ50〜56及び70〜78のそれぞれに対する1組の制御ライン(図示せず)を介して、コントローラ18によって制御されるのが望ましい。
【0031】
スイッチ60〜68とアースとの間に結合された1組のスイッチ70〜78によって、所望の直列、並列、または直列・並列回路を形成することが可能になる。コンデンサ60〜64は、図示のように、必要なだけの数の直列コンデンサと、またはわずかに1つの直列コンデンサと直列に結合される。同様に、コンデンサ66〜68は、図示のように、並列に結合される。並列コンデンサの数は、インピーダンス補償された細動除去パルスで所望のエネルギーレベルを供給するのに必要とされる所望の有効キャパシタンスを得るのに必要なだけの数まで拡大されることが可能である。
【0032】
選択された直列または並列コンデンサの組み合わせに対して、充電電圧を上昇させずに全有効キャパシタンスを増大させる態様で、並列コンデンサを追加することによって、充電電圧を上昇させることなく、あるいは最大レベルを超える電流レベルに遭遇することなく、細動除去パルスのエネルギーレベルを高めることが可能である。例えば、コンデンサ62及び64の直列配列に関して、所定の患者インピーダンスについて所望の電圧レベルを得るための構成が必要とされるが、所望のエネルギーレベルを得るために、さらに高レベルのキャパシタンスが必要とされる場合、追加スイッチを利用して、追加コンデンサ(図示せず)をコンデンサ62及び64のそれぞれと並列に配置することが可能である。
【0033】
200ジュール(J)を超えるエネルギーレベルの取得は、このように、100uFのコンデンサを利用して、2、000ボルトを超える充電電圧レベルの上昇を伴わずに、実現可能になる。こうしたより高いエネルギーレベルのオプションは、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の構成集合における追加構成として利用可能である。この構成の中から選択することの融通性によって、最大値を超える電流レベルを回避しながら、インピーダンス補償された細動除去パルスによってより高レベルのエネルギーを供給することが可能になる。
【0034】
コンデンサ60〜68は、患者に対するインピーダンス補償された細動除去パルスの極性及び持続時間を決定するコントローラ18の制御下において、直列、並列、または直列・並列構成の組から選択される構成の1つによって、HVスイッチ16に結合される。望ましい実施態様の場合、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の選択される構成は、2相細動除去パルスの第1の位相及び第2の位相のような、細動除去パルスの各位相全体を通じて一定のままである。代替案として、例えば、第2の位相中に追加エネルギーの伝達を達成するため、位相間において選択される構成を変更することも可能である。
【0035】
後続の図3、図4、及び図5には、例示のため、組をなす2つの構成を用いたエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の動作が示されている。直列構成は、直列に結合された2つの100マイクロファラッド(uF)コンデンサを用いており、患者インピーダンスが72オームを超える場合に選択される。並列構成は、並列に結合された2つの100uFコンデンサを用いており、患者インピーダンスが72オーム未満の場合に選択される。72オームの値は、高インピーダンスの患者と低インピーダンスの患者との間の線引きとして任意に選択された。エネルギーレベルは、この例の場合、150ジュールに固定されたままであり、コントローラ18によって、インピーダンスに基づいて選択される、組をなすエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の構成は2つだけになる。
【0036】
この例に従って、直列構成と並列構成の両方に同じ2つの100uFコンデンサを用いることもできるし、あるいは、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26内において異なるコンデンサを選択することも可能である。上述のように、患者インピーダンスに関して細動除去パルスのより精密な補償を考慮するために、コンデンサの追加の直列、並列、及び直列・並列構成を容易に追加することが可能である。細動除去パルスによって患者に供給される全電圧またはピーク電流を増大させずに、その等価キャパシタンスを増すために、既存の構成に追加される並列コンデンサに備える構成の追加によって、エネルギーレベルを高めることも可能である。
【0037】
図3は、初期電流対患者インピーダンスのグラフである。ピーク電流が、細動除去パルスの初期印加時に生じるので、初期電流は、ピーク電流に相当する。グラフに示すように、コントローラ18が、フロントエンド14により測定された患者インピーダンスに基づいて、直列構成と並列構成との間で切り替えを行う72オームにおいて、不連続が生じる。72オーム未満の領域では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26において、それぞれ、1300ボルトまで充電された100uFコンデンサが並列に結合される、並列構成が選択される。この並列構成は、1300ボルトまで充電された単一の200uFコンデンサに相当する。72オームを超える領域では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26において、100uFコンデンサが直列に結合される、直列構成が選択される。この直列構成は、2600ボルトまで充電された単一の50uFコンデンサに相当する。
【0038】
72オームのカットオフ抵抗未満またはそれを超える患者インピーダンスに対応する直列及び並列構成の利用によって、ピーク電流が、それぞれ、低インピーダンスの患者の場合には、60アンペアの最大値未満にとどまるようにし、高インピーダンスの患者の場合には、15アンペアを超えるようにすることが可能でなる。このように、インピーダンス補償された細動除去パルスが、細動除去装置10によって患者に送出される。
【0039】
図4のA〜Cは、それぞれ、20オーム、50オーム、及び120オームの患者インピーダンスについて細動除去パルスを形成するための患者電流対時間を示す1組のグラフである。この例における細動除去パルスは、それぞれ、2相切り捨て指数関数(BTE)タイプのパルスである。本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26は、単相及び多相パルスを含む他のタイプの細動除去パルスにも等しくうまく適用されることが可能である。この例の場合、コンデンサ電圧の低下率である傾斜とパルス持続時間を制御して、細動除去パルスによって患者に供給されるエネルギー量を調整する。各細動除去パルスのピーク電流は、細動除去パルスが最初に加えられる時点0における初期電流である。
【0040】
図4のA〜Cを比較すると、時間T1、T2、及びT3は、それぞれ、インピーダンスが20オーム、50オーム、及び120オームの患者に対して細動除去パルスが送出される場合の、細動除去パルスの持続時間である。インピーダンスが50オームの場合の時間T2が、インピーダンスが20オームの場合の時間T1よりも長いのは、患者インピーダンスが72オーム未満の場合には、並列構成が選択され、必要なエネルギー量の供給には持続時間を長くする必要があるためである。図4のCでは、120オームのインピーダンスに対して、直列構成が選択されており、このため、患者に必要なエネルギー量を供給するには、時間T2に対して時間T3の持続時間を短くすることが必要になる。このように、インピーダンス補償された細動除去パルスは、単一のエネルギー蓄積コンデンサを利用するよりも、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26を利用することにより、パルス持続時間の範囲を縮小して、20〜200オームの患者インピーダンスの範囲にわたって送出される。
【0041】
患者インピーダンスに合わせてより精密に調整されたインピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、患者に供給することができるエネルギーレベルの範囲を拡大するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26のさらなる構成が、容易に追加可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の可能性のある1組の構成に、さらなる構成が追加されると、患者インピーダンスの範囲にわたる細動除去パルスの持続時間の広がりが狭くなる。
【0042】
図5は、患者インピーダンスの範囲にわたって供給されるエネルギーのグラフである。患者インピーダンスが高い場合、供給されるエネルギーが減少しないことが望ましい。望ましい実施態様の場合、示されるプロットは、エネルギーが130〜160ジュールの範囲で供給される選択された用途については、許容できるほどにフラットである。
【0043】
グラフに示すように、供給されるエネルギー対患者インピーダンスのプロットは、区分的セグメントからなる。区分的セグメントは、コンデンサ素子及び持続時間が有限集合をなす値から選択される、望ましい実施態様における制御アルゴリズムの人為的成分である。区分的セグメントの数は、従って、コンデンサ素子と、持続時間集合の粒状性によって決まる。代替案として、持続時間の連続変化を考慮した制御システムが用いられることになる場合、図5に示すプロットは、区分的セグメントではなく平滑な曲線として描くことが可能になる。
【0044】
本発明によるインピーダンス補償された細動除去パルスを利用すると、許容可能な正確さのレベルで、20〜200オームの範囲内の未知のインピーダンスの患者に対して、所定の限界内のパルス持続時間及びピーク電流で、150ジュールといった選択されたエネルギーレベルを供給することが可能になる。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の構成集合に、追加並列コンデンサを考慮した構成を追加することによって、200ジュールを超える、より高エネルギーレベルのインピーダンス補償された細動除去パルスを達成することが可能になる。
【0045】
図6は、故障を検出するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26において用いることが可能な故障検出回路300の概略図が示されている。コンデンサ60〜64が、1500ボルトの範囲の比較的高電圧まで充電され、直列接続をなす充電されるコンデンサの電圧が、付加的であるため、コンデンサの任意の1つにおける故障を直接的に検出するのは困難である。高電圧充電器24によって発生する電圧の変動も、コンデンサ間における電圧差として生じる故障を分離するために、制御されなければならない。故障検出回路300は、故障を検出するため、比較的単純なコンパレータを用いて比較することが可能な比較的低い第1と第2のテスト電圧を発生することによって、高電圧まで充電されることが可能な直列コンデンサの故障を検出する働きをする。
【0046】
故障検出回路300は、抵抗器302〜310の直列ネットワークからなり、抵抗器304〜306が、それぞれ、コンデンサ60〜64の両端に結合され、さらに、抵抗器308〜310が、抵抗器302〜306とアースとの間に直列に結合されて、第1のテスト電圧V1を生じるためのタップを形成している。第1のテスト電圧V1は、高電圧充電器16の両端に接続された、抵抗器312と314によって形成された分圧器に生じる第2のテスト電圧V2と後で比較することが可能である。抵抗器302〜314の抵抗値は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の通常動作との干渉を防ぐために、一般には約1メグオームを超える比較的高い値になるように選択される。
【0047】
抵抗器302〜314の値は、通常動作の場合、所定の限界内においてV1=V2になるように、また、漏洩コンデンサのような故障状態を検出するためには、V1が所定の限界を超えてV2と異なるように選択することが可能である。テスト電圧V2を利用することによって、高電圧充電器24によって発生する電圧の変動を制御することが可能になる。第1と第2のテスト電圧V1及びV2が、比較回路316に供給され、比較回路316は、V1が所定の限界を超えてV2と異なる状態に応答して、故障信号を発生する。比較回路316は、低コストのコンパレータ及び標準的なデジタル論理回路を用いて実施可能である。代替案として、V1及びV2を測定して、デジタルデータを取得し、さらに、マイクロプロセッサを用いてこのデータを比較することによって、故障状態を検出することも可能である。
【0048】
エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の故障状態は、コンデンサ60〜64の少なくとも1つが過剰な漏れ電流を示して、自己放電を開始し、その結果、その充電電圧に変化を生じるようになる時、発生する。故障コンデンサの電圧差は、第1のテスト電圧V1に変化を生じさせることになるので、故障状態は、故障検出回路300を利用して容易に検出することが可能である。故障検出回路300は、故障検出回路300の直列コンデンサの数に合わせて容易にスケーリングすることが可能である。
【0049】
図7には、本発明に従って、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに基づいて選択可能な、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の構成集合150の説明図が示されている。構成集合150は、例証を目的として、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに基づいて構成を選択するプロセスを明らかにするため、マトリックスとして示されている。縦軸は、低から高にわたる患者インピーダンスの範囲である。横軸は、低から高にわたる所望のエネルギーレベルである。
【0050】
細動除去パルスによって患者に供給されるエネルギーレベルは、主として、キャパシタンス、電圧、及び波形持続時間によって決まる。細動除去パルスの送出前に、所望のエネルギーレベルに従って構成集合150からある構成を選択することによって、最大値を超える患者電流を生じさせることなく、また、細動除去パルスの放電時間が過剰に長くならないようにして、より広範囲にわたるエネルギーレベルの発生が可能になる。
【0051】
構成集合150に示すように、患者インピーダンスが高くなると、一般に、細動除去波形においてより高い電圧が必要になるが、より高い電圧を得るためには、コンデンサを直列に接続すればよい。逆に、患者インピーダンスが低くなると、一般に、最大値を超えるピーク電流を回避するため、より低い電圧が必要になる。例えば、200Jを超える領域で、患者に対するより高いエネルギーの供給を達成するには、患者のインピーダンスの関数として選択された既存の構成に並列コンデンサを追加することにより実現可能である。
【0052】
構成集合150に対する多くの変形は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の動作を細動除去装置10の特定の要件に合わせるように構成することが可能である。例えば、所望のエネルギーレベルが、150ジュールといったあるエネルギーレベルに固定されるAEDの場合、構成集合150に示すマトリックスの単一の行だけしか用いる必要がない。従って、コントローラ18は、インピーダンス補償された細動除去パルスの送出前に、患者インピーダンスだけに基づいて、構成集合から選択することになる。
【0053】
図8には、本発明による方法に基づいて、細動除去装置10によってインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するプロセスの流れ図が示されている。エネルギー蓄積コンデンサネットワークの充電と表示されたステップ200では、高電圧充電器24が、細動除去パルスの送出に備えて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の各コンデンサに充電する働きをする。こうした充電は、細動除去装置10が起動するとすぐに実施することが可能であり、細動除去パルスが必要とされる場合、エネルギーを節約し、充電時間を節約するために、コンデンサが所望の電圧レベルの所定の割合まで充電される。
【0054】
エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障の検出?と表示されたステップ202では、故障検出回路300を用いて、その充電電圧を所定の限界内に保持することができない漏洩コンデンサのような、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26内における故障を検出することが可能である。故障が検出されると、エラー処理ルーチンと表示されたステップ204において、オペレータに故障状態を警告するエラーメッセージが発生する。他の診断回路を起動して、故障を分離し、構成集合150の損傷領域を用いている部分を停止することによって、できるかぎり、細動除去装置10が、機能性を制限された状態で動作し得るようにすることが可能である。
【0055】
衝撃性律動検出?と表示されたステップ206では、コントローラ18が、衝撃報告アルゴリズムを実行して、心室細動(VF)のような衝撃性律動を検出する。衝撃性律動が検出されない場合、バックグラウンドモニタリングと表示されたステップ208が実行される。すなわち、オペレータに衝撃の報告がないことが伝えられ、細動除去装置10が、バックグラウンドモニタリングモードに入って、ECG情報のモニタ及び解析が続行される。
【0056】
衝撃性律動が検出されると、患者インピーダンス測定と表示されたステップ210が実行される。非治療の事前衝撃の送出または低レベルテスト信号の測定といった、さまざまな方法の任意のいずれかによって、患者インピーダンスが測定され、コントローラ18に供給される。
【0057】
所望のエネルギーレベル選択と表示されたステップ212において、患者に送出される細動除去パルスのエネルギーレベルが決定される。多くの場合、エネルギーレベルは、AEDにおけるように、150ジュールといった固定レベルにあらかじめ決定される。他の場合、細動除去プロトコルによって、送出される細動除去パルスの数に基づいてエネルギーレベルが決定される。例えば、一般に3つの連続した単相細動除去パルスに用いられるプロトコルでは、200ジュールのエネルギーレベルが要求され、これに、300ジュール及び360ジュールが後続する。エネルギーレベルは、手動の細動除去装置におけるように手動で決定することも可能であり、オペレータは、ユーザインターフェイスの設定を介して所望のエネルギーレベルを決定することができる。
【0058】
次に、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成選択と表示されたステップ214では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26における構成集合150から適切な構成を選択する際、コントローラ18によって、患者インピーダンスと所望のエネルギーレベルがパラメータとして利用される。選択がなされると、コントローラ18は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26に構成信号を送り、スイッチを作動させて、所望の構成を実施する。
【0059】
所望のエネルギーレベルは、患者インピーダンスに基づいて選択することが可能である。例えば、高い患者インピーダンスに対して所望のより高いエネルギーレベルを供給し、低い患者インピーダンスに対して所望のより低いエネルギーレベルを供給することが望ましい場合がある。患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルは、もはや独立変数ではないが、やはり、上述のように、コントローラ18によって、構成集合150から適切な構成を選択するためにパラメータとして用いられることになる。患者インピーダンスが異なれば、より有効な反応をもたらす細動除去パルスのエネルギーレベルも異なることが分かっている場合には、このように、所望のエネルギーレベルを患者インピーダンスの従属変数として、パラメータを結合することによって、より有効な細動除去が可能になる。
【0060】
患者に対する細動除去パルスの送出と表示されたステップ216では、細動除去装置10が、オペレータに対して、衝撃ボタン20を押して、患者に対する細動除去パルスの送出を開始するように信号で合図する。コントローラ18は、所望のエネルギー量及び2相切り捨て指数関数形のような波形を提供するために、波形傾斜のようなパラメータに従って細動除去パルスの極性及び持続時間を決定する。
【0061】
図9は、上述のエネルギー蓄積コンデンサネットワーク26の代わりに用いることが可能な、本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク100の概略図である。コンデンサ102、104、及び106は、抵抗器108、110、及び112、及び、ダイオード114、116、及び118に直列に配置される。コンデンサ102〜106、抵抗器108〜112、及びダイオード114〜118の直列の組み合わせは、それぞれ、HVスイッチ16にエネルギーを供給して、細動除去パルスを発生させるセクションを形成する。各セクションは、並列に接続され、HVスイッチ16及び1対の電極12を介して、患者にエネルギーを供給する。HVスイッチ16を制御することによって、所望通りに単相、2相、または多相の波形が生じるように、所望の極性及び持続時間で細動除去パルスを送出することが可能である。必要に応じて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100に追加セクションを追加することもできるし、あるいは代替実施態様に従って、わずかに2つだけのセクションを利用することも可能である。
【0062】
例証のため、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100の3つのセクションが示されている。コンデンサ102〜106は、所望のエネルギーレベルで、所望の患者インピーダンス範囲にわたってインピーダンス整合した細動除去パルスを送出するため、抵抗器108〜112の値R1、R2、及びR3に関連して選択された、それぞれ、キャパシタンス値C1、C2、及びC3、及び、それぞれ、充電電圧レベルV1、V2、及びV3を有している。この例の場合、値は、下記のランク順関係に従って選択された:
C1>C2>C3
V1>V2>V3
R1>R2>R3
上記の関係に従って、キャパシタンス値C1、C2、及びC3は、同じ値にすることもできるし、あるいは適用要件に従って示されたサイズ順の関係とみなすことも可能である。電圧値V1、V2、及びV3、及び、抵抗値R1、R2、及びR3は、3つのセクションの順次放電を保証するために、ランク順になっている。順次放電は、1つのセクションが、ある所定レベル未満で放電すると、もう1つのセクションが放電を開始することを意味している。放電シーケンスのタイミングは、セクションの放電時間によってとられ、コンポーネント値は、患者インピーダンスの範囲にわたって所望の放電時間が得られるように選択される。また、R1〜R3、C1〜C3、及びV1〜V3の値の大きさは、細動除去パルスによって所望のエネルギーレベルを患者に供給するために選択される。
【0063】
図10のA及びBは、図9に示す本発明の代替実施態様に従ってエネルギー蓄積コンデンサネットワーク100を利用した、低インピーダンスの患者と高インピーダンスの患者に関する患者電流対時間のグラフである。図10のAは、患者インピーダンス範囲の下方端である30オームの患者インピーダンスに関する細動除去パルスのグラフである。トレース400によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100を用いて可能になる細動除去パルスの患者電流対時間の波形が示されている。トレース402は、従来技術による単一のコンデンサを用いて得られる典型的な患者電流の細動除去パルスである。細動除去パルスは、単相タイプとして示されているが、HVスイッチ16を利用して、2相及び多相の細動除去パルスを発生することも可能である。
【0064】
トレース40は、時間T0〜T1、T1〜T2、及びT2〜T3にわたるセグメントによって示されている。セグメント間隔T0〜T1は、コンデンサ102、抵抗器108、及びダイオード114からなる第1のセクションからの放電電流である。キャパシタンスがC1のコンデンサ102は、最高電圧レベルV1まで充電されており、抵抗は最大値のR1である。ダイオード114に、順バイアスがかけられ、他の2つのセクションの前に、まず、第1のセクションが放電する。第1のセクションが放電して、時間T1におけるコンデンサ104、抵抗器110、及びダイオード116からなる第2のセクションの充電レベルV2未満になると、ダイオード116に順バイアスがかかることになり、第2のセクションの放電を開始させる。第2のセクションが放電して、時間T2におけるコンデンサ106、抵抗器112、及びダイオード118からなる第3のセクションの充電電圧V3未満になると、ダイオード118に順バイアスがかかることになり、時間T3まで続く第3のセクションの放電を開始させる。時間T3は、コントローラ18からの極性/持続時間信号に応答して、HVスイッチが開くと発生する。
【0065】
トレース400は、時間T0におけるピーク電流が36Aである。対照的に、トレース402は、1800Vまで充電された単一のコンデンサにより、ピーク電流が60Aである。トレース400に従って細動除去パルスを発生するため、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100の第1のセクションは、ピーク電流を36Aに制限する働きをする30オームの値R1を有する抵抗器108と直列をなす、2160Vまで充電されたコンデンサ102を利用して構成される。より小さい抵抗値R2及びR3、並びに、より低い充電電圧V2及びV3を用いた第2及び第3のセクションは、細動除去パルスの残りの部分によって所望の量のエネルギーを供給する働きをする。
【0066】
図10のBは、患者インピーダンス範囲の上方端である150オームの患者インピーダンスに関する細動除去パルスのグラフである。トレース404によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100を用いて可能になる、細動除去パルスの患者電流対時間の波形が示されている。トレース406は、従来技術による単一のコンデンサを用いて得られる典型的な患者電流の細動除去パルスである。
【0067】
トレース404は、時間T0〜T4、T4〜T5、及び、T5〜T6にわたるセグメントによって示されている。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100は、3つのセグメントに関する低い患者インピーダンスの例について上述のところと同様に機能する。トレース404及び406は、両方とも、ピーク電流が12Aである。T0〜T6にわたる時間期間において、トレース404は、トレース406よりも速い電流減衰を示している。このように、細動除去パルスの持続時間範囲は、患者インピーダンスの範囲にわたってより短くなるように保たれる。
【0068】
図10のA及びBには、上述のように、低い患者インピーダンスの場合には、ピーク電流が最大値より小さく、高い患者インピーダンスの場合には、パルス持続時間が制限される、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する方法が例示されている。必要に応じて、追加セクションを追加することが可能である。高電圧充電器24は、インピーダンス補償された細動除去パルスの送出に備えて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク100を充電するために、コンデンサ102〜106のそれぞれに、それぞれ、充電電圧V1〜V3まで充電するように構成される。
【0069】
通常の当該技術者には明らかなように、さらに広い態様において、本発明の思想を逸脱することなく、本発明の上述の望ましい実施態様の細部に多くの変更を加えることが可能である。例えば、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク26には、機械式スイッチからさまざまなタイプの半導体スイッチに及ぶ各種スイッチテクノロジを用いることが可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワークの可能性のある構成集合は、インピーダンス補償の精度及び利用可能なエネルギーレベルの所望の範囲を含む適用要件に適合するように、容易に拡大または縮小することが可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって判定されるべきである。
【0070】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
1.細動除去装置であって、
患者に結合するための1対の電極と、
前記1対の電極に結合されたHVスイッチと、及び
前記HVスイッチを介して、前記患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するためのエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
を含む、細動除去装置。
2.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、複数の構成に従って配置される複数のコンデンサを含む、上記1に記載の細動除去装置。
3.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記コンデンサのそれぞれを充電するための高電圧充電器を更に含む、上記2に記載の細動除去装置。
4.前記高電圧充電器と前記コンデンサのそれぞれとの間に挿入された1組の充電スイッチを更に含む、上記3に記載の細動除去装置。
5.前記1対の電極に結合されて、患者インピーダンスを供給するフロントエンドと、
前記フロントエンドに結合されて、前記患者インピーダンスを取得し、また前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記構成の1つを選択するコントローラと、
を更に含む、上記2に記載の細動除去装置。
6.前記コントローラが、前記HVスイッチに結合されて、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を制御する、上記5に記載の細動除去装置。
7.前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの1つを含む、上記6に記載の細動除去装置。
8.前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定される、上記5に記載の細動除去装置。
9.前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、上記5に記載の細動除去装置。
10.前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記5に記載の細動除去装置。
11.前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、上記5に記載の細動除去装置。
12.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記HVスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、及び
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記構成のうちの1つに従って前記複数のスイッチを設定することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
上記2に記載の細動除去装置。
13.前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、最大値より低いピーク電流を有する、上記1に記載の細動除去装置。
14.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
複数のセクションであって、そのセクションのそれぞれが、直列に結合されたコンデンサ、抵抗器、及びダイオードを含み、そのセクションのそれぞれが、前記HVスイッチに対して並列に結合されている、複数のセクションを含み、
前記コンデンサのそれぞれが、ランク順に従ってある充電電圧まで充電され、前記抵抗器のそれぞれが、前記ランク順に従って選択される抵抗を有しており、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記セクションのそれぞれを順次放電させることによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
前記1に記載の細動除去装置。
15.患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法であって、
前記患者の患者インピーダンスを測定するステップと、
前記患者インピーダンスに応答して、インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける1組の構成から選択するステップと、及び
前記インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するステップと、
を含む方法。
16.選択されるエネルギーレベルに応答して、前記1組の構成から選択するステップを更に含む、上記15に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
17.前記選択されるエネルギーレベルがあるレベルに固定されている、上記16に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
18.前記選択されるエネルギーレベルがプロトコルに従って決定される、上記16に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
19.前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記16に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
20.高電圧充電器を利用して、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するステップを更に含む、上記15に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
21.1対の電極を介して、前記患者を前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合するステップを更に含む、上記15に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
22.ピーク電流が最大値未満の前記インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するステップを更に含む、上記15に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
23.細動除去装置であって、
患者に結合するための1対の電極と、
前記1対の電極に結合されて、患者インピーダンスとECG信号を送出するフロントエンド回路と、
前記1対の電極に結合されたHVスイッチと、
複数の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、及び
前記フロントエンド回路、前記HVスイッチ、及び前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記構成のうちの1つを選択し、前記ECG信号における衝撃性の律動を検出することに応じて、前記HVスイッチを介してインピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出する、
細動除去装置。
24.前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定されている、上記23に記載の細動除去装置。
25.前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、上記23に記載の細動除去装置。
26.前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記23に記載の細動除去装置。
27.前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、上記23に記載の細動除去装置。
28.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するための高電圧充電器を更に含む、上記23に記載の細動除去装置。
29.前記コントローラが、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、上記23に記載の細動除去装置。
30.前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの1つを含む、上記23に記載の細動除去装置。
31.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、200ジュールを超える前記選択されるエネルギーレベルを供給する、上記23に記載の細動除去装置。
32.前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記HVスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記構成のうちの前記1つに従って、前記複数のスイッチを設定することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、上記23に記載の細動除去装置。
33.前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、最大値未満のピーク電流を有している、上記23に記載の細動除去装置。
34.インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法であって、
前記患者に結合するための1対の電極を設けるステップと、
前記電極に結合されるHVスイッチを設けるステップと、
前記HVスイッチに結合されるエネルギー蓄積コンデンサネットワークに並列に結合された複数のセクションであって、そのセクションのそれぞれが、直列に結合されたコンデンサ、抵抗器、及びダイオードを含む、複数のセクションを設けるステップと、
他のセクションとのランク順に、ある充電電圧まで各コンデンサを充電するステップと、及び
前記セクションのそれぞれを順次放電させることによって、前記HVスイッチ及び前記1対の電極を介して、インピーダンス整合した細動除去パルスを前記患者に送出するステップと、
を含む、方法。
35.前記HVスイッチに結合されたコントローラを設けるステップを更に含む、上記34に記載のインピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法。
36.前記コントローラが、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、上記35に記載のインピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法。
37.前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの1つを含む、上記36に記載の方法。
38.直列に結合され、高電圧充電器を用いて充電される複数のコンデンサを有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障検出抵抗器ネットワークであって、
前記複数のコンデンサのそれぞれの両端に分路をなすように結合されて、第1のテスト電圧を生じさせる第1の抵抗器ネットワークと、
前記高電圧充電器の両端に結合されて、第2のテスト電圧を生じさせる第2の抵抗器ネットワークと、及び
前記第1及び第2のテスト電圧に結合されて、前記第1のテスト電圧が所定の限界を超えて前記第2のテスト電圧と異なる場合、故障信号を発生する比較回路と、
を含む、故障検出抵抗器ネットワーク。
【0071】
【発明の効果】
本発明により、エネルギー蓄積コンデンサの構成の中から適切な構成を選択することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出する細動除去装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを有する細動除去装置の略ブロック図である。
【図2】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークの概略図である。
【図3】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた初期電流対患者インピーダンスのグラフである。
【図4】Aは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが20オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
Bは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが50オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
Cは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが120オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
【図5】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを利用した、供給エネルギー対患者インピーダンスのグラフである。
【図6】エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおいて適用される故障検出回路の概略図である。
【図7】本発明に従って、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルにより選択可能な、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成集合の説明図である。
【図8】本発明による方法に基づいて、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するプロセスの流れ図である。
【図9】本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークの概略図である。
【図10】Aは、図9に示す本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、低インピーダンス患者の場合の患者電流対時間のグラフである。
Bは、図9に示す本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、高インピーダンス患者の場合の患者電流対時間のグラフである。
【符号の説明】
10 細動除去装置
12 電極
14 フロントエンド
16 HVスイッチ
18 コントローラ
20 衝撃ボタン
22 バッテリ
24 高電圧充電器
26,100 エネルギー蓄積コンデンサネットワーク
150 構成集合
300 故障検出回路
316 比較回路
Claims (23)
- 細動除去装置であって、
患者に結合するための1対の電極と、
前記1対の電極に結合されたHVスイッチと、
前記HVスイッチを介して前記電極に患者インピーダンス及び所望エネルギーに関して補償された細動除去パルスを送出するためのエネルギー蓄積コンデンサネットワークであり、コンデンサ群の構成を直列接続、並列接続、又は接続されるコンデンサ数によって変更可能である構成可能なエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラであり、患者インピーダンス値及び所望エネルギー値を取得し、該患者インピーダンス値及び所望のエネルギー値に基づいて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークの複数の構成のうちの1つを選択するコントローラと、
を含む、細動除去装置。 - 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、コンデンサ数、直列接続、又は並列接続の少なくとも1つにて変更可能な複数の構成に従って配置される複数のコンデンサを含む、請求項1に記載の細動除去装置。
- 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記コンデンサのそれぞれを充電するための高電圧充電器を更に含む、請求項2に記載の細動除去装置。
- 前記高電圧充電器と前記コンデンサのそれぞれとの間に挿入された1組の充電スイッチを更に含む、請求項3に記載の細動除去装置。
- 前記1対の電極に結合されて、患者インピーダンスを供給するフロントエンドと、
前記フロントエンドに結合されて、前記患者インピーダンスを取得し、また前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記複数の構成のうちの1つを選択するコントローラと、
を更に含む、請求項2に記載の細動除去装置。 - 前記コントローラが、前記HVスイッチに結合されて、前記補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を制御する、請求項5に記載の細動除去装置。
- 前記補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの1つを含む、請求項6に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定される、請求項5に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、請求項5に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、請求項5に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、請求項5に記載の細動除去装置。
- 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記HVスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記複数の構成のうちの1つに従って前記複数のスイッチを設定することによって、前記補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
請求項2に記載の細動除去装置。 - 細動除去装置であって、
患者に結合するための1対の電極と、
前記1対の電極に結合されて、患者インピーダンスとECG信号を送出するフロントエンド回路と、
前記1対の電極に結合されたHVスイッチと、
コンデンサ数、直列接続、又は並列接続の少なくとも1つにて変更可能な複数の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
前記フロントエンド回路、前記HVスイッチ、及び前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記複数の構成のうちの1つを選択し、前記ECG信号における衝撃性の律動を検出することに応じて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーに関して補償された細動除去パルスを、前記HVスイッチを介して前記患者に送出する、
細動除去装置。 - 前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定されている、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するための高電圧充電器を更に含む、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記コントローラが、前記補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの1つを含む、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、200ジュールを超える前記選択されるエネルギーレベルを供給する、請求項13に記載の細動除去装置。
- 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記HVスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記複数の構成のうちの前記1つに従って、前記複数のスイッチを設定することによって、前記補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、請求項13に記載の細動除去装置。 - 前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電する高電圧充電器と、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障を検出する故障検出抵抗器ネットワークと、
を更に有し、前記故障検出抵抗器ネットワークは:
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおいて直列接続された複数のコンデンサのそれぞれの両端に分路をなすように結合されて、第1のテスト電圧を生じさせる第1の抵抗器ネットワークと、
前記高電圧充電器の両端に結合されて、第2のテスト電圧を生じさせる第2の抵抗器ネットワークと、
前記第1及び第2のテスト電圧に結合されて、前記第1のテスト電圧が所定の限界を超えて前記第2のテスト電圧と異なる場合、故障信号を発生する比較回路と、
を含む、請求項13に記載の細動除去装置。
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