[发明专利]用于实现外部调搏和双相除纤颤的电路

说明书

本发明一般地涉及产生刺激波形的装置，更具体地说，本发明涉及用于在外部单元中产生调搏波形和除纤颤波形的电路。

一种有生命危险的最普通健康状况是心室纤维性颤动，在这种健康状况下，人体心脏所泵的血液量不能满足人体的需要。用于使发生心室纤维性颤动的心脏恢复正常律动的一般可接收技术是使用外部心脏除纤颤器对心脏施加强电脉冲。医院里的医生和护士以及现场的急救人员(例如：护理人员)已经成功使用外部心脏除纤颤器多年。

传统外部心脏除纤颤器首先在储能电容器积聚高能电荷。当开关装置闭合时，所存储的能量会以大电流脉冲的形式传输到病人身上。电流脉冲是通过位于病人胸部的两个电极施加到病人身上的。在大多数现代外部除纤颤器中使用的开关装置是高能转换继电器。放电控制信号使继电器接通储能电容器与波整形电路之间的电路，将波整形电路的输出连接到病人身上的电极。

现代外部除纤颤器内使用的继电器习惯上允许单相波形施加到病人身上。然而，最近发现，对病人施加双相波形比施加单相波形具有某种优势。例如，初步研究发现双相波形会减少由除纤颤脉冲引起的心脏伤害。

美国心脏研究学会(American Heart Association)对外部除纤颤器施加的前三个除纤颤脉冲的能级范围做了推荐。所推荐的能级范围是：第一除纤颤脉冲是200焦耳，第二除纤颤脉冲是200焦耳或300焦耳，第三除纤颤脉冲是360焦耳，它们均在推荐变换范围内，即不超过医疗器械促进会(AAMI)颁布标准的正负15％。要求这些高能除纤颤脉冲确保有足够除纤颤脉冲能量到达病人心脏并且不扩散到病人的胸壁。

相反，调搏器通常用于控制一系列相对小的电脉冲施加到发生异常心律的病人。例如，各调搏脉冲通常具有约0.05J至1.2J的能量。由于调搏脉冲的能量小，所以用于产生调搏脉冲的电路通常不能用于产生除纤颤脉冲。

有一些系统是将调搏器和除纤颤器组合到一个单元内，可以根据需要提供调搏脉冲和除纤颤脉冲。这些传统系统通常使用独立的除纤颤产生电路和调搏产生电路。例如，图1示出具有除纤颤电路6和调搏电路7的组合调搏除纤颤单元5。单元5选择性地将除纤颤脉冲或调搏脉冲发送到病人身上。可埋入系统通常对调搏和除纤颤使用独立的电极。例如，在第5,048,521号美国专利中披露了一种可埋入的组合除纤颤器/调搏器。自然，具有独立除纤颤电路和调搏电路会增加单元的成本和大小。此外，由于可埋入除纤颤器和调搏器通常施加相对低的能量脉冲，所以这种可埋入单元的输出电路通常不适合用于外部单元。

本发明所涉及的装置可以克服外部调搏/除纤颤电路的上述以及其它缺点。更具体地说，本发明涉及既可以将高能双相除纤颤脉冲又可以低能调搏脉冲应用到病人身上的外部调搏器/除纤颤器的单一输出电路。

根据本发明，提供了一种具有既可以产生除纤颤脉冲又可以产生调搏脉冲的输出电路的外部除纤颤器/调搏器。输出电路含有“H”形排列的4条引线(以下简称“H电桥输出电路”)。输出电路的各引线均含有固态开关。通过选择性地接通H电桥输出电路的开关对，可以将双相或单相除纤颤脉冲和调搏脉冲施加到病人身上。

根据本发明的一个方面，H电桥输出电路的3条引线上的开关为可控硅整流器(SCR)。在这三条引线中的各引线中均使用一个SCR。第4条引线上的开关为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。旁路电路可以通过相对小的调搏电流，调搏电流通常小到不足以触发导通相对大的除纤颤电流所需要的SCR。此外，利用旁路电路就可以不需要独立除纤颤输出电路和调搏输出电路。

根据本发明的另一个方面，H电桥输出电路具有两条IGBT引线和两条SCR引线。第二条IGBT引线使除纤颤脉冲与调搏脉冲的极性相反。在一个实施例中，通过调节储能电容器上的电压调节调搏电流。

根据本发明的又一个方面，不使用旁路电路，而是使用可调节电流源提供调搏电流。将此电流源连接到储能电容器。在一个实施例中，电流源为在线性范围内运行的IGBT。

根据本发明的又一个方面，所有H电桥引线均由IGBT实现。在此方面允许产生双相调搏脉冲。此外，通过在线性范围内对IGBT施加偏压，IGBT可以作为电流源使用以控制调搏脉冲。这样就可以不需要旁路电路或独立电流源。

通过以下结合下列附图的详细说明，本发明的上述方面以及许多其它优势将变得更加明显。

图1示出传统合并除纤颤器/调搏器单元的方框图；

图2示出根据本发明实施例的具有一个输出电路的组合除纤颤器/调搏器单元的方框图；

图3示出图2所示的合并除纤颤器/调搏器单元运行过程的流程图；