[发明专利]高能效除颤限流器

说明书

本发明涉及用于使心跳停止的患者苏醒过来的除颤器，尤其涉及防止 向患者提供过量除颤电流的电路。

自动体外除颤器(“AED”)向心脏提供高电压脉冲以便使正在经历心 律失常例如心室纤颤(“VF”)或室性心动过速(“VT”)的患者恢复正常的 节律和收缩功能。存在若干种的除颤器，包括手动除颤器、植入式除颤器 和自动体外除颤器。AED与手动除颤器的不同之处在于AED是预先编程来 自动分析心电图(“ECG”)节律，以确定是否有必要进行除颤，并提供施 予措施，例如在对患者施予CPR时周期性跟进或继以具有适当能量水平的 电击序列。因此AED适于由没有经过系统医疗培训的营救人员使用。手动 除颤器由有经验的EMT使用，他们能够理解患者的ECG波形，确定电击 是否适当，然后设置除颤器以提供适当的电击序列和能量水平。

当前使用的最有效的除颤电击波形之一为双相波形。例如，在(Gliner 等人的)美国专利5,735,879和6,047,212中描述了产生双相波形的除颤 器。在这些专利中描述的除颤器中，输送电路产生适合于患者阻抗的双相 波形，该阻抗为两个除颤器电极之间的患者胸部呈现的电阻。如这些专利 所述，为了提供对治疗有效的电击波形，应当控制双相波形的若干特性。 这些特性中的很多是患者阻抗的函数。例如参考图1，示出了双相波形10。 控制该波形以表现出所需的初始电压V_i，其在波形的正相位12期间下降到 电压电平V_Φ1e。正相位12的持续时间为T_Φ1。波形10的负相位14具有V_Φ2s的起始负电压，其下降到最终的电压电平V_f。脉冲的负相位的持续时间 为T_Φ2。希望将这些波形参数中的一些维持在预定极限之内。例如，正相位 12应当具有不太短的持续时间T_Φ1，并且第一相位的持续时间T_Φ1与第二相 位的持续时间T_Φ2之比应当在预定的范围内。如果脉冲的相位过短，将短于 心脏的细胞响应时间，即时值时间。起始电压电平V_i到第一相位结束时的 电平V_Φ1e的下降不应过大，从而在第二相位期间仍保留可观的传递能量用 于输送。在初始的起始电压电平V_i和最终的脉冲电压电平V_f之间也应当有 受控的关系。

如图2所示，这些参数受到患者阻抗的影响。如果将该脉冲波形施加 给低阻抗患者，将会比预期更迅速地提供能量。例如，对于低阻抗患者， 可以在第一相位12期间主要提供电击能量，造成如图2所示的在第一相位 期间波形的急剧下降。在第一相位12结束时电压电平V_Φ1e非常低，使得在 第二相位14期间只能提供非常小的能量。因此，如图所示，第二相位的持 续时间T_Φ2非常短。因此，电压电平和持续时间的比例超过了对治疗有效的 脉冲的可接受极限。

由患者的低阻抗导致的另一个问题是高水平的电流。因为能量迅速地 流过低阻抗患者的胸部，所以初始的电流I_i非常高。过量的电流水平可能 对患者造成伤害。因此，希望防止提供这些过量的电流水平。

对这个问题的简单解决方案是使用与低阻抗患者的患者阻抗R_pat串联 的限流阻抗R_c1。于是，除颤器1将提供电流受到该串联阻抗限制的波形。 然而，这种解决方案存在一些缺点。一个缺点是该阻抗可能会消耗显著的 能量。例如，如果限流阻抗R_c1为20欧姆而患者阻抗R_pat仅为10欧姆，则 仅有所提供能量的三分之一提供给了患者的心脏。EMT可以设置除颤器以 提供具有特定能量水平的脉冲，但实际上仅有一部分能量提供给了患者。 此外，该限流阻抗会影响向所有患者提供脉冲，从而消耗掉旨在用于不需 要限流阻抗R_c1时的高阻抗患者的能量。因此希望能够以如下方式解决过量 电流的问题：不消耗用于患者的能量，并且不影响向未表现出过量电流问 题的患者提供能量。