RU2421899C1 - Устройство формирования биполярного сигнала - Google Patents
Устройство формирования биполярного сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421899C1 RU2421899C1 RU2010108513/07A RU2010108513A RU2421899C1 RU 2421899 C1 RU2421899 C1 RU 2421899C1 RU 2010108513/07 A RU2010108513/07 A RU 2010108513/07A RU 2010108513 A RU2010108513 A RU 2010108513A RU 2421899 C1 RU2421899 C1 RU 2421899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- keys
- circuit
- switches
- shaping
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
- A61N1/39—Heart defibrillators
- A61N1/3906—Heart defibrillators characterised by the form of the shockwave
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
- A61N1/39—Heart defibrillators
- A61N1/3975—Power supply
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/01—Shaping pulses
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
- H03K17/66—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will
- H03K17/661—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to both load terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0045—Full bridges, determining the direction of the current through the load
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи. Устройство формирования биполярного сигнала содержит накопитель электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами. Для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности установлен один накопитель электрической энергии, который соединен с цепью последовательно соединенных ключей. Каждый из ключей параллельно включен с резистором. Схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала. Цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса таким образом, что при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности, и при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности. Сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала. Технический результат - упрощение и оптимизация электрической схемы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях, для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи.
Дефибриллятор предназначен для купирования нарушений ритма сердца с помощью электрического импульса, а также для регистрации и индикации на мониторе биоэлектрических потенциалов сердца. Прибор может использоваться как для реанимационных мероприятий, так и при плановом восстановлении ритма.
Дефибриллятор обеспечивает:
- формирование биполярного терапевтически эффективного импульса минимального повреждающего воздействия;
- поддержку заданной формы импульса при различных сопротивлениях тела пациента (вес, объем грудной клетки и т.д.);
- снятие ЭКГ как с электродов для дефибрилляции, так и по отдельному каналу с электродов ЭКГ.
Известна схема, представленная в патенте США 6,097,982 (FIG.8 и FIG.9), в которой используется однополярный формирователь сигнала (FIG.8), составленный из последовательно соединенных силовых ячеек с накопителями электрической энергии (полярными электрическими конденсаторами), управляемыми ключами (тиристорными) и обратными диодами. Для получения биполярного сигнала выход однополярного формирователя сигнала подключен к мостовой переключающей схеме (FIG.9), в диагональ которой включается нагрузка. Каждое плечо моста состоит из последовательно включенных управляемых ключей (IGBT) с параллельно подключенными резисторами для выравнивания напряжений при разомкнутом состоянии ключей.
Недостатками этой схемы являются: необходимость использования большого количество силовых ключей, большая часть которых используется исключительно для переключения полярности, и необходимость применения цепей выравнивания напряжения на ключевых элементах разомкнутых плеч моста. Кроме того, в схеме применяются дискретные мощные высокоскоростные обратные диоды, повышающие стоимость изделия. Высоковольтная мостовая схема для переключения полярности требует включения в одном мосте нескольких последовательно соединенных электронных управляемых ключей, для выравнивания напряжений на которых при разомкнутом плече применяются резисторы, через которые должны протекать токи, значение которых должно быть существенно выше токов утечки электронных ключей.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство формирования биполярного сигнала, патент RU №2218659 С2, дата публикации 2003.07.27, содержащее последовательно соединенные ячейки для формирования сигнала, включающие в себя накопители электрической энергии и коммутирующие их электронные управляемые ключи. Ячейки для формирования сигнала выполнены в виде отдельных ячеек для формирования сигнала положительной полярности и отдельных ячеек для формирования сигнала отрицательной полярности. В каждую из ячеек обеих полярностей параллельно выводам соответствующей ячейки включен обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом. При этом обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом каждой ячейки для формирования сигнала положительной полярности подключен к схеме управления коммутацией отрицательной полярности с возможностью обеспечения его замыкания при отрицательной полярности формируемого сигнала, а обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом каждой ячейки для формирования сигнала отрицательной полярности подключен к схеме управления коммутацией положительной полярности с возможностью обеспечения его замыкания при положительной полярности формируемого сигнала. Схема управления формированием сигнала положительной полярности управляет включением электронного управляемого ключа каждой ячейки для формирования сигнала положительной полярности, схема управления формированием сигнала отрицательной полярности управляет включением электронного управляемого ключа каждой ячейки для формирования сигнала отрицательной полярности. Напряжение на электронных ключах, управляющих переключением полярности, не превышает напряжения на накопителе энергии ячейки, и необходимость выравнивания напряжений отсутствует. Поскольку электронные ключи, управляющие переключением полярности, содержат интегрированные обратные диоды, отсутствует необходимость в применении дискретных обратных диодов.
Недостатками ближайшего аналога являются недостаточно удобные при компоновке изделия габаритные размеры и значительная масса устройства формирования биполярного сигнала.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактной электрической схемы устройства формирования биполярного сигнала с уменьшенными массогабаритными показателями.
Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении электрической схемы: на положительную и отрицательную фазы используется один накопитель электрической энергии.
Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве формирования биполярного сигнала, содержащем накопители электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами,
- для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности используется один накопитель электрической энергии,
- накопитель электрической энергии соединен с цепью последовательно соединенных ключей,
- каждый из последовательно соединенных ключей параллельно включен с резистором,
- схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала,
- цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса,
- при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности,
- при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности,
- сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала.
В устройстве формирования биполярного сигнала дефибриллятора новая совокупность элементов, а также наличие связей между ними позволяют по сравнению с ближайшим аналогом существенно упростить схему, обеспечив поддержку стандартной формы импульса при изменениях сопротивления и сохранив формирование биполярного терапевтически эффективного импульса минимального повреждающего воздействия.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображено устройство формирования биполярного сигнала;
на фиг.2 изображен путь тока при формировании сигнала положительной полярности, когда замкнуты первый и четвертый ключи коммутации накопителя энергии;
на фиг.3 изображен путь тока при формировании сигнала отрицательной полярности, когда замкнуты второй и третий ключи коммутации накопителя энергии.
Устройство формирования биполярного сигнала состоит из одного накопителя (1) (фиг.1) электрической энергии, коммутирующих ее последовательно соединенных электронных управляемых ключей (2, 3, 4, 5, 6), схемы управления (7) (фиг.1, 2) этими ключами. Каждый из электронных управляемых ключей (2, 3, 4, 5, 6) параллельно включен с резисторами (8, 9, 10, 11, 12) соответственно. Схема управления (7) электронными ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей (2, 3, 4, 5, 6) и цепью формирования биполярного сигнала. Цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех электронных ключей: первого (13) ключа, второго (14) ключа, третьего (15) ключа, четвертого (16) ключа, последовательно соединенных с накопителем (1) электрической энергии и цепью изменения формы импульса. Ключи (13, 14, 15, 16) параллельно соединены с нагрузочным резистором (17). Сигналы на управление каждым из электронных ключей (13, 14, 15, 16) поступают от схемы управления (18) для формирования биполярного сигнала.
Работает устройство следующим образом.
Накопитель (1) электрической энергии заряжается до необходимого напряжения, в зависимости от заданной энергии в Дж. После этого напряжение подается на электронные управляемые ключи (2, 3, 4, 5, 6) для изменения формы импульса. Схема изменения формы импульса (7, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12) предназначена для поддержания заданной формы импульса и энергии в Дж у пациентов с различным сопротивлением грудной клетки. Этот принцип реализуется с помощью изменения сопротивления в разрядной цепи посредством исключения из цепи шунтирующих резисторов 8, 9, 10, 11, 12. Затем напряжение подается на биполярный мост, который состоит из первого (13), второго (14), третьего (15) и четвертого (16) электронных ключей. Сначала формируется положительная фаза импульса (фиг.2): при замыкании первого (13) и четвертого (16) ключей ток через нагрузку (18 - тело пациента) протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности. Затем формируется отрицательная фаза импульса (фиг.3) на нагрузке (17): при замыкании второго (14) и третьего (15) ключей ток от второго (14) ключа через нагрузочный резистор (17) и ключ (15) протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности. Сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала 18.
Предлагаемое техническое решение позволяет оптимизировать электрическую схему для формирования биполярного терапевтически эффективного импульса и значительно уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость изделия.
В настоящее время изготовлены опытные образцы, которые успешно прошли испытания.
Claims (1)
- Устройство формирования биполярного сигнала, содержащее накопители электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами, отличающееся тем, что для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности используется один накопитель электрической энергии, который соединен с цепью последовательно соединенных ключей, каждый из которых параллельно включен с резистором, а схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала, которая состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса таким образом, что при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности, а при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности, причем сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108513/07A RU2421899C1 (ru) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Устройство формирования биполярного сигнала |
| UAA201308174A UA107523C2 (ru) | 2010-03-09 | 2011-03-24 | УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ биполярного СИГНАЛА |
| PCT/RU2011/000185 WO2011115531A1 (ru) | 2010-03-09 | 2011-03-24 | Устройство формирования биполярного сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108513/07A RU2421899C1 (ru) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Устройство формирования биполярного сигнала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2421899C1 true RU2421899C1 (ru) | 2011-06-20 |
Family
ID=44649444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010108513/07A RU2421899C1 (ru) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Устройство формирования биполярного сигнала |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421899C1 (ru) |
| UA (1) | UA107523C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011115531A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181259U1 (ru) * | 2018-03-06 | 2018-07-06 | Общество с ограниченной ответственностью Концерн "Аксион" (ООО Концерн "Аксион") | Устройство формирования биполярного импульса |
| RU2824806C1 (ru) * | 2023-11-20 | 2024-08-13 | Андрей Владиславович Богданов | Устройство формирования импульса дефибрилляции с регулируемой формой |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5741306A (en) * | 1996-05-23 | 1998-04-21 | Lifecor, Inc. | Patient-worn energy delivery apparatus |
| US6546287B1 (en) * | 1999-10-08 | 2003-04-08 | Purdue Research Foundation | Controlled-power defibrillator and method of defibrillation |
| RU2218659C2 (ru) * | 2001-10-31 | 2003-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" | Устройство формирования биполярного сигнала |
| SI1652586T1 (sl) * | 2004-10-26 | 2011-11-30 | Smidth As F L | Sistem za generiranje impulzov za elektrostatični separator |
| RU2345475C1 (ru) * | 2007-12-20 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Устройство формирования биполярного и многофазного сигналов |
-
2010
- 2010-03-09 RU RU2010108513/07A patent/RU2421899C1/ru active
-
2011
- 2011-03-24 UA UAA201308174A patent/UA107523C2/ru unknown
- 2011-03-24 WO PCT/RU2011/000185 patent/WO2011115531A1/ru active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181259U1 (ru) * | 2018-03-06 | 2018-07-06 | Общество с ограниченной ответственностью Концерн "Аксион" (ООО Концерн "Аксион") | Устройство формирования биполярного импульса |
| RU2824806C1 (ru) * | 2023-11-20 | 2024-08-13 | Андрей Владиславович Богданов | Устройство формирования импульса дефибрилляции с регулируемой формой |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011115531A1 (ru) | 2011-09-22 |
| UA107523C2 (ru) | 2015-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101443076B (zh) | 具有仅闭合开关的简化双相除颤器电路 | |
| US5643324A (en) | External defibrillator circuit | |
| CN101443075A (zh) | 具有仅闭合开关的简化的双相除颤器电路 | |
| RU2012101791A (ru) | Двухфазная волна дефибриллятора с регулируемым относительным спадом вершины импульса второй фазы | |
| EP0691870A1 (en) | Current leakage prevention mechanism for a defibrillator | |
| TW200938090A (en) | Multi-channel uniform-current stunner | |
| CN101031333A (zh) | 具有用于经皮起搏的开关模式电源的去纤颤器 | |
| CN115969502A (zh) | 一种高压脉冲电场消融装置和方法 | |
| Karthikeyan et al. | Development of a switched diode asymmetric multilevel inverter topology | |
| WO2001064281A2 (en) | Solid-state multiphasic defibrillation circuit | |
| RU2421899C1 (ru) | Устройство формирования биполярного сигнала | |
| US20040044371A1 (en) | Defibrillator with H-bridge output circuit referenced to common ground | |
| RU2345475C1 (ru) | Устройство формирования биполярного и многофазного сигналов | |
| CN203154608U (zh) | 双向除颤波形产生电路 | |
| CN203827040U (zh) | 一种体外除颤器用充电电路 | |
| US20060122657A1 (en) | Programmable voltage-waveform-generating battery power source for implantable medical use | |
| CN112439128A (zh) | 超低压储能型心脏除颤器 | |
| RU2824806C1 (ru) | Устройство формирования импульса дефибрилляции с регулируемой формой | |
| Huang et al. | Toward miniaturization of defibrillators: design of a defibrillation charge/discharge circuit | |
| CN221597865U (zh) | 除颤器的放电电路及体外除颤器 | |
| CN113521537A (zh) | 多储能电容型除颤器 | |
| Yousuf et al. | Creative structure of symmetric and asymmetric multilevel converter topology using single-double source unit | |
| RU2218659C2 (ru) | Устройство формирования биполярного сигнала | |
| US20230022000A1 (en) | Power circuit and automated external defibrillator comprising the same | |
| CN213817584U (zh) | 一种高频双极脉冲生物电源 |