DE3229134C2

DE3229134C2 -

Info

Publication number: DE3229134C2
Application number: DE3229134A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 8912 Kaufering De Stemple; Horant 8034 Germering De Blesse
Original assignee: GS Elektromedizinische Geraete G Stemple GmbH
Current assignee: GS Elektromedizinische Geraete G Stemple GmbH
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1991-11-28
Also published as: US4566457A; DE3229134A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Erzeugung von Energieimpulsen an zwei Schockelektroden eines Defibrillators mit einem Energiespeicher (Kondensator), dessen Energie über einen geschlossenen Arbeitsschalter an die Schockelektroden bei Schockbehandlung eines Patienten impulsartig abgeführt wird, und einer internen, zum Energiespeicher parallel geschalteten Entladeeinrichtung, über welche nicht benötigte Energie durch interne Entladung abgebaut wird. Eine elektrische Schaltung dieser Art ist z. B. durch die DE 26 51 031 A1 bekannt.

Durch die US-PS 33 89 704 ist wiederum ein Entladekreis für Defibrillatoren bekannt, bei dem am Ende einer den Schockelektroden vorgeschalteten und u. a. mit Speicherkondensatoren bestückten Verzögerungsleitung ein Relaiskontakt vorgesehen ist, über den in der Verzögerungsleitung gespeicherte Energie durch einen Widerstand abgeleitet werden kann. Das Relais wird zu diesem Zweck durch Entladen eines Kondensators kurzzeitig stromgespeist und damit geschlossen.

Durch die US-PS 38 62 636 ist schließlich ein aufwendig gestalteter Computer-gesteuerter Defibrillator bekannt, bei dem zwischen den Arbeitsschalter und die beiden Schockelektroden ein Strommonitor und ein Spannungsmonitor geschaltet sind. Beide Monitore sind dabei mit einer Steuereinrichtung verbunden, über welche der Arbeitsschalter nach entsprechender Energiewahl durch einen Energieselektor betätigt wird.

Im Energiespeicher lassen sich abgestufte Energiemengen abspeichern und entsprechend abgestufte Energiemengen (Energiedosierung) in Abhängigkeit vom Patienten und der gewünschten Behandlungsart abgeben. Die abgegebenen Energiemengen für externe Defibrillation können zwischen 20 und 320 Joule liegen. Bislang hat man es für die Patientensicherheit für ausreichend erachtet, wenn die Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher und den Schockelektroden über einen nur während der Dauer des Schockablaufs geschlossenen Arbeitsschalter erfolgte. Das heißt, bei bekannten Defibrillatoren ist der behandelte Patient in den aus Energiespeicher und Arbeitsschalter bestehenden Arbeitskreis geschaltet. Hierbei kann noch ein Sicherheitsrisiko für den Patienten bestehen, insbesondere, wenn am Energiespeicher oder am Arbeitsschalter ein Defekt auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine elektrische Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der im Unterschied zu den bekannten Defibrillatoren eine Absicherung des Patienten gegenüber dem Arbeitskreis erzielt wird, welche mit einfachen Mitteln Fehlfunktionen im Arbeitskreis, einschließlich des Arbeitsschalters gegenüber dem Patientenkreis abblockt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zum Energiespeicher ein mit einem Abzweigpunkt nach dem Arbeitsschalter verbundener Shuntkontakt geschaltet ist, der in normalerweise geschlossenem Zustand die beiden Schockelektroden überbrückt und nur für die Dauer des Schockablaufs geöffnet ist.

Auf diese Weise ist der Patient abgetrennt vom Arbeitskreis und die im Arbeitskreis befindlichen Bauteile, wie Energiespeicher, Arbeitsschalter und gegebenenfalls parallel zum Energiespeicher liegender Entladewiderstand mit in Reihe geschaltetem Entladeschalter, welche der Sicherheitsentladung dienen und über welche die im Energiespeicher gespeicherte Energie abgebaut werden kann, müssen nicht mehr überwacht werden.

Die Reihenschaltung aus Entladeschalter und Entladewiderstand dient der Abführung von nicht benötigter Energie durch interne Entladung. Bei Stromausfall ist dies auch von Bedeutung, weil dann das den Shuntkontakt betätigende Relais abfällt und den Shuntkontakt schließt. Ferner wird etwa nach 10 ms Dauer des Schockablaufs die interne Entladung durchgeführt.

Der einen Sicherheitkreis bildende Shuntkontakt wird nur im beabsichtigten Schockfall für die Dauer des Schockablaufs geöffnet. Wenn keine Auslösung des Schockablaufs beabsichtigt ist, so bleibt der Shuntkontakt geschlossen. Wenn aus irgendeinem Grund ein Fehler auftritt und beispielsweise der Arbeitsschalter ungewollt betätigt wird, so wird die Energie nicht in den die Schockelektroden enthaltenden Patientenkreis übertragen, sondern am Shuntkontakt kurzgeschlossen.

Eine zwischen dem Abzweigpunkt, an dem der Shuntkontakt angeschlossen ist, und dem Arbeitsschalter liegenden Induktivität, die im Regelfall zur Schockimpulsformung dient, wirkt als Strombegrenzung durch ihren Blind- und Wirkwiderstand, so daß keine unkontrolliert hohen Kurzschlußströme durch den Shuntkontakt fließen können. Auf diese Weise wird auch der Arbeitsschalter geschützt.

Falls im Fehlerfall trotzdem eine Spannung am geschlossenen Shuntkontakt bei Kurzschlußbetrieb auftritt, können zwischen die beiden Anschlüsse des Shuntkontakts und die beiden Schockelektroden je eine Spannungsbarriere, z. B. in Form jeweils einer Kaltkathodenschaltröhre, geschaltet sein. Diese Spannungsbarrieren haben hohe Zündspannungen, beispielsweise 180 V je Kaltkathodenschaltröhre.

Diese Kaltkathodenschaltröhren dienen gleichzeitig als Koppelglieder zwischen dem Arbeits- und Sicherheitskreis und dem Patientenkreis. Da durch die nicht gezündeten Kaltkathodenschaltröhren eine völlige galvanische Trennung zwischen Arbeits- und Patientenkreis erzielt wird, kann ohne weiteres an die Schockelektroden ein EKG-Gerät angeschlossen sein. Der Arbeitskreis und der durch den geschlossenen Shuntkontakt vorhandene Kurzschluß im Sicherheitskreis haben keinen Einfluß auf die Eingangsimpedanz des EKG-Verstärkers.

Der Betrieb erfolgt in der Weise, daß zunächst der Energiespeicher (Kondensator) auf einen vorgewählten Energiewert aufgeladen wird. Im Ausgangszustand ist der Sicherheitskreis durch Schließen des Shuntkontaktes verriegelt. Es kann in diesem Zustand keine Energie vom Energiespeicher in den Patientenkreis gelangen. Wenn ein Schock ausgelöst und übertragen werden soll, wird kurz zuvor der Sicherheitskreis durch Öffnen des Shuntkontaktes entriegelt, und über den geschlossenen Arbeitsschalter gelangt die Energie an die Schockelektroden und damit in den Patientenkreis.

Anhand der beiliegenden Figuren, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Defibrillatorschaltung zur Erzeugung von Energieimpulsen für die Schockbehandlung von Patienten;

Fig. 2 ein Schaltbild des Sicherheitskreises und für die Gewinnung der Überwachungsspannung am Shuntkontakt sowie der Betriebsspannung für einen Meßkreis;

Fig. 3 ein Schaltbild für den im Arbeitskreis enthaltenden Entladekreis;

Fig. 4 ein Schaltbild für den Arbeitsschalter bzw. Entladeschalter im Arbeitskreis und

Fig. 5 ein Blockschaltbild für den Meßkreis.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die dargestellte elektrische Schaltung zur Erzeugung von Energieimpulsen für einen Defibrillator zur Schockbehandlung von Patienten aus einem Arbeitskreis 21, einem Sicherheitskreis 22 und einem Patientenkreis 23. Der Arbeitskreis enthält einen Energiespeicher 1 in Form eines Kondensators bzw. einer Kondensatorkaskade (Fig. 3), die von einer Transformatorladeschaltung 24 über einen Gleichrichter 25 (z. B., wie die Fig. 3 zeigt, eine Gleichrichterkaskade) aufgeladen wird. Im Arbeitskreis 21 befindet sich außerdem zwischen dem einen Anschluß des Energiespeichers und einer Schockelektrode 4 ein Arbeitsschalter 6, der beispielsweise, wie in Fig. 4 gezeigt, aus einer Kette von Thyristoren 15 bis 20 bestehen kann. Ferner ist im Arbeitskreis 21 parallel zum Energiespeicher 1 an einen vor dem Arbeitsschalter 6 liegenden Abzweigpunkt 12 eine Reihenschaltung aus einem Entladeschalter 13 und einem Entladewiderstand 14 geschaltet, wobei der Entladeschalter 13 den gleichen Aufbau besitzen kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Wie die Fig. 3 zeigt, kann die Spannungsaufteilung erfolgen über die einzelnen Kondensatoren der den Energiespeicher 1 bildenden Kondensatorkaskade und Z-Dioden 15-1 bis 15-18, welche über Widerstände 16-2 bis 16-6 die Thyristorpotentiale festlegen.

Der Sicherheitskreis 22 enthält einen Shuntkontakt 2, der mit seinen Anschlüssen 7, 8 über Spannungsbarrieren, die von Kaltkathodenschaltröhen 9 und 10 gebildet werden, an den Patientenkreis 23, der durch die Schockelektroden 3 und 4 gebildet wird, gekoppelt ist. Der Shuntkontakt 2 ist parallel geschaltet zum Energiespeicher 1 und besitzt einen Abzweigpunkt 5 hinter dem Arbeitskreisschaltkontakt.

Der Shuntkontakt 2 ist normalerweise geschlossen, d. h. verriegelt, so daß dann, wenn unbeabsichtigt der Arbeitsschalter 6 geschlossen wird, die Energie des Energiespeichers 1 nicht über die Schockelektroden 3 und 4 abgegeben wird, sondern über den Shuntkontakt 2. Zur Strombegrenzung hierzu kann eine Induktivität 32, z. B. eine Luftspule, dienen, die während des Schockablaufs zur Impulsformung dient. Die Induktivität 32 ist zwischen dem Arbeitsschalter 6 und Abzweigpunkt 5 geschaltet.

Da durch die Kaltkathodenschaltröhren 9 und 10 zwischen dem Arbeitskreis 21 und dem Patientenkreis 23 eine vollständige galvanische Trennung erzielt wird, hat der Arbeitskreis keinerlei Einfluß auf eine an die Schockelektroden 3 und 4 angeschlossene Eingangsimpedanz eines EKG-Verstärkers eines EKG- Gerätes 11.

Bevor jeweils ein Schockablauf eingeleitet wird, wird ein Meßwert dem Energiespeicher 1 entnommen und einem Meßkreis 31 zugeleitet. Ferner wird eine Überwachungsspannung U_Ü, welche sich als hochfrequenter Spannungsabfall an einer zum Shuntkontakt 2 in Reihe geschalteten Induktivität 30 abfallenden Hochfrequenzspannung darstellt, ebenfalls dem Meßkreis 31 zugeleitet. Erst dann, wenn im Meßkreis überprüft ist, daß der Meßwert und die Überwachungsspannung die gewünschten Werte aufweisen, wird der Shuntkontakt 2 geöffnet.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird der hochfrequente Spannungsabfall an der Induktivität 30 erzeugt von einer Generatorspannung U_G, wobei die an der Induktivität 30 abgegriffene Spannung die Betriebsspannung U_B für den Meßkreis 31 liefert. Wenn der Shuntkontakt 2 oder der Shuntkreis, zu dem auch der Transformator 27 gehört, dessen Wirkung durch eine zwischen Anode und Steuerelektrode eines jeden Thyristors 15-20 geschaltete Kapazität 26-1 bis 26-6 erhöht wird, unbeabsichtigt geöffnet ist, wird dies im Meßkreis 31 festgestellt, und es kann dann kein Einschaltsignal für den Arbeitsschalter 6 ausgelöst werden. Auf diese Weise wird zusätzlich eine Überwachung des den Sicherheitskreis 22 bildenden Shuntkontaktes 2 erzielt. Dies liegt insbesondere daran, daß dann die Überwachungsspannung U_Ü von einem vorgegebenen Sollwert (logischer Pegel) abweicht.

Das Einschalten des durch die Arbeitskette der Thyristoren 15 bis 20 gebildeten Arbeitsschalters 6 erfolgt durch einen kurzzeitigen Impuls, der auf die Steuerelektroden der Thyristoren gegeben wird. Dieser Impuls besitzt einen steilen -Verlauf und zündet die Thyristoren gleichzeitig.

Zur internen Entladung kann der Entladeschalter 13 den gleichen Aufbau besitzen wie der Arbeitsschalter, d. h. den in der Fig. 4 gezeigten Schaltungsaufbau. Auch hier kann die Entladethyristorkette durch einen Impuls mit steilem - Verlauf gleichzeitig gezündet werden.

Der vom Energiespeicher abgegriffene Meßwert wird mit dem angewählten Meßwert verglichen und, wenn das Vergleichsergebnis in Ordnung ist, das Gerät für den Schockablauf bereitgestellt unter der Voraussetzung, daß die Überwachungsspannung, welche die Versorgungsspannung für eine Treiberstufe 28 im Meßkreis 31 bildet, vorhanden ist. Das dann über einen Transformator 29 ausgekoppelte verknüpfte Meßwert/Überwachungssignal dient zur Einleitung des Schockablaufs. Der Schockablauf enthält Öffnen des Shuntkontaktes 2, verzögertes (ca. 2 ms) Schließen des Arbeitsschalters 6, verzögertes (ca. 10 ms) Entladen über den Entladewiderstand 14.

Claims

1. Elektrische Schaltung zur Erzeugung von Energieimpulsen an zwei Schockelektroden eines Defibrillators mit einem Energiespeicher (Kondensator), dessen Energie über einen geschlossenen Arbeitsschalter an die Schockelektroden bei Schockbehandlung eines Patienten impulsartig abgeführt wird, und einer internen, zum Energiespeicher parallel geschalteten Entladeeinrichtung, über welche nicht benötigte Energie durch interne Entladung abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß ferner parallel zum Energiespeicher (1) ein mit einem Abzweigpunkt (5) nach dem Arbeitsschalter (6) verbundener Shuntkontakt (2) geschaltet ist, der im normalerweise geschlossenen Zustand die beiden Schockelektroden (3, 4) überbrückt und nur für die Dauer des Schockablaufs geöffnet ist.

2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Anschlüsse (7, 8) des Shunktkontakts (2) und den beiden Schockelektroden (3, 4) je eine Spannungsbarriere (Kaltkathodenschaltröhre 9 bzw. 10) geschaltet ist.

3. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungsspannung am Shuntkontakt (2) erzeugt ist durch eine Hochfrequenzspannung, die an einer mit dem Shuntkontakt (2) in Reihe geschalteten Induktivität (30) abfällt und nur dann auftritt, wenn der Shuntkontakt (2) geschlossen ist.

4. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsspannung am Shuntkontakt (2) abgegriffen wird und daß der Schockablauf nur dann eingeleitet wird, wenn diese Spannung vorgegebenen Sollwert aufweist.

5. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schockablauf zunächst der Skuntkontakt (2) geöffnet und dann das Zündsignal für die Entladung des Energiespeichers (1) geliefert wird.

6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus in Reihe geschalteten Entladeschalter (13) und Entladewiderstand (14) gebildete interne Entladeeinrichtung an einen vor dem Arbeitsschalter (6) liegenden Abzweigpunkt (12) angeschlossen ist.

7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsschalter (6) und/oder der Entladeschalter (13) aus in Serie geschalteten Thyristoren (15 bis 20) besteht, die durch einen steilen -Verlauf des Zündsignals gleichzeitig gezündet werden.

8. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialaufteilung an den Thyristoren (15 bis 20) des Arbeitsschalters (6) und des Entladeschalters (13) erzielt wird durch in Serie geschaltete Z-Dioden (15-1 bis 15-18) und Widerstände (16-2 bis 16-6).

9. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsspannung für einen Meßkreis (31), in welchem zur Erzeugung eines Signals für das Öffnen des Shuntkontakts (2) und eines Signals zum Schließen des Arbeitsschalters (6) eine Meßwert- und die Überwachungsspannung eingegeben sind, aus der an der Induktivität (30) abfallenden Hochfrequenzspannung gewonnen wird.

10. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Arbeitsschaltkontakt (6) und dem Abzweigpunkt (5), an welchen der Shuntkontakt (2) angeschlossen ist, eine der Schockimpulsformung dienende Induktivität (32) geschaltet ist.

11. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Energiespeicher (1) ein Meßwert abgegriffen und zur Initialisierung des Schockablaufs mit der Überwachungsspannung verknüpft wird.

12. Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen die Anoden und die Steuerelektroden der Thyristoren (15-20) eine Kapazität (26-1 bis 26-6) geschaltet ist.