JP2002501770A - 除細動器のキャパシタ充電のための自動速度制御 - Google Patents

除細動器のキャパシタ充電のための自動速度制御

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JP2002501770A
JP2002501770A JP2000529025A JP2000529025A JP2002501770A JP 2002501770 A JP2002501770 A JP 2002501770A JP 2000529025 A JP2000529025 A JP 2000529025A JP 2000529025 A JP2000529025 A JP 2000529025A JP 2002501770 A JP2002501770 A JP 2002501770A
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ダグラス エム． ガスタヴソン，
スコット オー． シュワイザー，
デイビッド ダブリュー． テックレンバーグ，
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メドトロニック フィジオ−コントロール マニュファクチャリング コープ．
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Abstract

(57)【要約】 回路配線を通って流れる電流の見かけの測定値を、回路配線を通ってバッテリから取り出される電流を調整するために使うキャパシタ充電回路(100)に、理想的には適した制御回路が開示される。加算回路(136)は、閾値参照電圧(151)から減算されたバッテリ電圧(152)の差分電圧（138)を生成する。差分電圧(138)は、続いて、増幅器(140)により増幅され、ダイオード(142)により整流され、電流検知抵抗(117)からの電圧値(130)に、加算回路(128)によって加えられる。結果としての電圧値(126)は、電流の見かけの測定値であり、そして、充電制御器(122)（これは、トランス(107)を流れる電流を、スイッチ(108)の操作を制御することによって調整するものである。）に供給される。バッテリ(102)の電圧が、電圧源(150)によって設定された参照電圧以下に減少すると、増加する差分電圧(138)は電流の流れ(130)についての実際の測定値に対してバイアスを加え、これによって、電流の実際のレベルより高い、トランス(107)を通る電流の見かけの測定値を、充電制御器(122)に提供する。このようにして、充電制御器は欺かれ、トランスを流れる、バッテリから取り出される電流を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、一般的に、キャパシタ充電回路（capacitor charging circuitry
）に関し、特に、除細動器（defibrillator）のための充電速度制御回路に関す るものである。
【０００２】
【発明の背景】
人間の心臓における通常の拍動パターンの乱れは、個人にとって、深刻に生命
を脅かす状況を呈示しうる。特に危険なのは、心臓の心室内の活動が不整合であ
るために実際上血液の送り出し（pumping）を生じないという現象を生じる心室 の細動である。除細動治療は心室の細動を阻害でき、復活されるべき通常の拍動
を与えることができる。こうした治療は、心臓に対する、高電圧での比較的大量
な電気的エネルギの迅速な提供を一般的に含む。 典型的な除細動器は、心臓によって発生せられた電気信号を集めるため、およ
び、除細動治療を提供するための、一対の配線（lead）を含む。加えて、除細動
器は、一般に、一つまたはそれ以上のバッテリ、エネルギ蓄積キャパシタ、およ
び、キャパシタに充電し、かつ、配線を介して除細動治療を提供するための制御
回路を含む。
【０００３】 現在、バッテリは、一般に、除細動治療に要求される高エネルギ、高電圧の電
気パルスを直接に供給することには向いていない。その結果として、適切な充電
回路を介してバッテリによって充電される一つまたはそれ以上の高電圧エネルギ
蓄積キャパシタを含むのが除細動器にとって通例である。一旦充電されると、患
者に除細動治療を施すために、医師や医療技術者によって、（複数の）キャパシ
タは選択的に放電される。通常の動作では、高電圧エネルギ蓄積キャパシタは、
充電状態に維持されずに、むしろ、除細動治療に先立って、直ちに充電される。 除細動器における充電回路は、充電制御器によって制御されるスイッチを一般
に含む。充電制御器の指示によって、昇圧トランス（step-up transformer）の 一次巻き線を通る、バッテリからの電流を、スイッチは周期的に妨げる。これは
、フライバック（fly-back）期間の間に、トランスの二次巻き線における過渡電
流（transient current）を誘導するためである。トランスの二次巻き線におけ る、誘導されたフライバック電流は、高電圧エネルギキャパシタの端子に加えら
れ、これにより、相当数のスイッチング周期にわたって、キャパシタの充電が生
じる。典型的には、充電制御器は、一次巻き線を通る電流の流れとキャパシタに
おける充電量（電荷量）とを、スイッチ動作を指示することにおいて、監視する
。
【０００４】 除細動器に接続された一つ又はそれ以上のバッテリは、エネルギ蓄積バッテリ
を充電するためにエネルギを供給する。バッテリがそのエネルギを使い果たすと
、バッテリ内における電気抵抗が増す。大半のバッテリ技術において、バッテリ
は、バッテリ電圧が低下して素早く内部抵抗が上昇するポイントまで、低下する
バッテリ端子電圧に比例した、内部抵抗における緩やかな上昇を感じる。異なる
バッテリ技術は、電圧曲線に対して異なる内部抵抗を持つ。 除細動器がそのエネルギ蓄積キャパシタに充電し始める時、かなりの量の電流
がバッテリから取り出され、バッテリの内部抵抗においてかなりの電圧降下を発
生する。動作のある点において、除細動器バッテリの内部抵抗は過度に高くなり
、バッテリは、充電回路が要求する電圧レベルでピーク電流を供給することが不
可能となる。バッテリが完全にはそのエネルギを完全には枯渇させていないかも
知れない場合であっても、バッテリ電圧は、その範囲では除細動器がその除細動
器を停止させるパワーオンリセット（power-on-reset）の閾値以下に急落する。
換言すれば、バッテリ電圧が低すぎる値に低下し、除細動器が、バッテリはエネ
ルギが完全に枯渇したものと信じて、それ自体を停止させる。除細動器が再起動
されうるとしても、除細動器は、新しいバッテリが装着されるまで、除細動治療
を提供することができないであろう。 バッテリが完全に枯渇する前における除細動器の早すぎる停止を防ぐために、
ある解決策は、バッテリ端子電圧が予め定めたレベルを越えて減少した時、除細
動器充電回路がバッテリから取り出すピーク電流の量を減らしている。減らされ
た電流においては、バッテリ電圧は許容できるレベルに維持されており、バッテ
リは、低い充電速度ではあるが、除細動器キャパシタの充電を続けることができ
る。バッテリから取り出される電流量を制御する従来の技術は、バッテリ電圧を
監視するために、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを介してバッテリに
接続されたマイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサが、バッテリ電圧は
特性の閾値以下に低下したと決定した時は、マイクロプロセッサは、キャパシタ
充電回路に、より低いレベルでバッテリから電流を取り出すように指示する。こ
のアプローチに固有の問題は、マイクロプロセッサが、バッテリ電圧における顕
著な低下に十分に速く反応することができないであろうということ、および、充
電回路がより低いレートで電流を取り出すことを指示され得る前に、除細動器が
停止するかも知れないことである。 従来の充電速度制御に関連するそうした問題を前提にすると、低下するバッテ
リ電圧に対して、動的な方法で素早く反応できる、キャパシタ充電回路の必要が
ある。
【０００５】
【発明の概要】
この発明は、バッテリ電圧を適切なレベルに維持するために、電流がバッテリ
から取り出される速度の動的制御のための制御回路および方法を提供する。制御
回路および方法は、特に、高電圧エネルギ蓄積キャパシタとキャパシタ充電を制
御するための充電回路とを有する除細動器を充電するのに適する。一面において
、充電回路は、昇圧トランスの一次巻き線を通って流れる電流の電圧値に対応し
てバッテリから取り出される電流量を調整する。この発明は、バッテリの電圧を
参照電圧と比較することと、エネルギ蓄積キャパシタが充電される速度を調整す
るための充電回路に接続された比較出力を生成することとを行う能動回路要素の
配置を含む。この発明の実際の実施例において、比較出力は、充電回路に供給さ
れる見かけの電流信号を生成するために、昇圧トランス一次巻き線を流れる電流
の電圧値に組み合わされている。充電回路は、見かけの電流信号に対応して、バ
ッテリから取り出される電流量を調整する。特に、バッテリ電圧が参照電圧より
下がった時は、この発明の制御回路は、比較出力を生成する。これは、電流の流
れにおける電圧値に加えられた場合は、一次巻き線を通って流れる電流の実際の
レベルより大きい見かけの電流信号を生成する。充電回路は、バッテリから取り
出される電流量を減らすこと、これは事実上エネルギ蓄積キャパシタの充電速度
を遅くすることである、により反応する。この発明の制御回路において能動要素
が使用されているので、制御回路は、バッテリの端子電圧における変動への遅れ
なしで反応できる。バッテリから取り出されるピーク電流への、バッテリ端子電
圧に対応した調整を動的に行うことで、バッテリの見かけの容量（すなわち、バ
ッテリが完全に充電された時点から、不十分なバッテリ電圧に対応して除細動器
が停止する時点までの期間）は拡大される。 この発明のさらなる実施例は、制御回路への出力を有するマイクロプロセッサ
を含む。マイクロプロセッサ出力は、参照電圧に加えられて、上記された比較出
力と、キャパシタ充電の間にバッテリから取り出される電流量を充電回路が調整
する度合いないし範囲（degree）とを調整する。したがって、マイクロプロセッ
サは、制御回路の充電速度制御機能についての制御の度合いないし範囲を備えて
いる。
【０００６】 ［図面の簡略な説明］ 前記した点、および、この発明に付随する利点の多くは、これらが後述の詳細
な説明への参照によってより良く理解されるように、下記の添付図面と連係され
たときに、より容易に理解される。すなわち、 図１は、この発明によるキャパシタ充電回路の図式的なブロック図である。
【０００７】
【好ましい実施例の詳細な記載】
図１は、この発明に従って構成されたキャパシタ充電回路１００を例示してい
る。キャパシタ充電回路１００は、バッテリ１０２から受け取った電気エネルギ
によりキャパシタ１１６を充電する。バッテリ１０２の負極は、回路グラウンド
１０４に接続されている。一方、バッテリ１０２の正極は、昇圧トランス１０７
の一次巻き線１０６の一端に接続されている。一次巻き線１０６の他端は、スイ
ッチ１０８に接続されている。スイッチ１０８が閉じられると、バッテリ１０２
から取り出される電流は一次巻き線１０６を通り、かつ、電流検知トランス１１
０、これはスイッチ１０８と回路グラウンド１０４の間に直列に接続されている
、を通って流れる。スイッチ１０８が開放（open）の時、一次巻き線１０６およ
び電流検知トランス１１０を通る電流の流れは阻害される。
【０００８】 スイッチ１０８の動作は、配線１２４に供給される信号を介して、充電制御器
１２２により制御される。充電制御器１２２がスイッチ１０８に閉じるよう指示
すると、電流は、一次巻き線１０６を通って流れ、これにより、一次巻き線にエ
ネルギを蓄える。充電制御器１２２がスイッチ１０８に開放するよう指示すると
、一次巻き線１０６を通って流れる電流は阻害され、昇圧トランス１０７の二次
巻き線１１２に誘導されるべき過渡的なフライバック電流を発生する。二次巻き
線１１２における過渡電流は、ダイオード１１４によって整流され、高電圧エネ
ルギ蓄積キャパシタ１１６の端子に供給される。周期的にスイッチ１０８を開閉
することにより、二次巻き線１１２に誘導される電流は、高電圧エネルギ蓄積キ
ャパシタ１１６を充電する。
【０００９】 パルス幅変調の技術は、スイッチ１０８が開閉する周期を調整するために使用
されうる。設計の考察によることであるが、「純粋な」パルス幅変調技術または
パルス周波数変調は使用に適する。この発明の実際の実施例において、純粋なパ
ルス幅変調とパルス周波数変調との混合が用いられる。
【００１０】 キャパシタ１１６への充電を監視するために、充電制御器１２２は、キャパシ
タ１１６に接続された降圧回路（voltage-reducing circuitry）１２３からの、
配線１２１を通る信号を受け取る。降圧回路１２３は、キャパシタ１１６におけ
る電圧充電に比例して、配線１２１を通る、降圧された信号を供給しており、こ
れは、充電制御器１２２が、キャパシタ１１６の充電される度合いを決定するこ
とを可能にしている。選択的には、降圧回路１２３からのフィードバックは、適
切なアナログ−デジタル信号変換を経た後に、マイクロプロセッサ１５４に向け
られうる。マイクロプロセッサ１５４は、配線１５６を介して充電制御器１２２
へ、充電制御器の動作を制御するために、指令を出すことができる。キャパシタ
１１６に接続された除細動治療制御回路（図示せず）は、一対の配線１１８およ
び１２０を通って選択的にキャパシタ１１６を放電させ、除細動治療を患者に提
供する。
【００１１】 当業者は、上記したスイッチ１０８が多様な固体素子を用いて実装されうるこ
とを理解するであろう。スイッチ１０８を通って大電流が流れるので、スイッチ
１０８として動作するようにトランジスタが設計されることは望ましい。その場
合、「閉じた」スイッチは、トランジスタが、それを通る電流の流れを許容する
状態に相当し、「開いた」スイッチは、トランジスタが、その中における電流の
流れを許さない状態に相当する。多くの応用において、電界効果トランジスタは
、スイッチ１０８としての使用に適しており、ここにおいて、トランジスタのド
レインとソース端子は、一次巻き線１０６と電流検知トランス１１０とにそれぞ
れ接続されており、ゲート端子は配線１２４に接続されている。配線１２４に加
えられる信号に応じて、スイッチ１０８は、一次巻き線１０６を通って流れる電
流の流れを許容したり阻害したりできる。充電制御器１２２は、スイッチ１０８
が開閉する周期を制御することで、一次巻き線１０６を通って流れる電流の量を
制御し、これによって、キャパシタ１１６が充電される速度を制御する。
【００１２】 ある面では、充電制御器１２２は、バッテリ１０２から取り出される電流量を
、一次巻き線１０６を通って流れる電流の電圧値に応じて調整する。図示の実施
例では、一次巻き線１０６を通って実際に流れる電流レベルの電圧値が、電流検
知抵抗１１７と組み合わされた電流検知トランス１１０によって、配線１３０に
提供される。この発明によれば、見かけの電流信号は、配線１３０における実際
の電流における電圧値を、制御回路１３４により配線１３２に生成される電圧と
組み合わせることによって、配線１２６に生成される。特に、充電制御器１２２
は、加算回路（summing circuitry）１２８によって組み合わされたために配線 １３０と１３２とに現れる信号の組み合わせとなる電圧信号を、ライン１２６を
介して受け取る。充電制御器１２２は、スイッチ１０８の動作の周期を決定する
ために、配線１２６を通って受け取る電圧信号を使用する。
【００１３】 配線１３０に現れる電圧は、一次巻き線１０６およびスイッチ１０８を通って
流れる電流についての電圧値である。上に示したように、図１に示された実施例
は、スイッチ１０８と回路グラウンド１０４との間に直列に接続された一次巻き
線１１１を有する電流検知トランス１１０を使用している。キャパシタ充電動作
中には、一次巻き線１１１を通って流れる電流によって蓄積されるエネルギは、
二次巻き線１１３における電流を誘導するために使用される。二次巻き線１１３
における電流は、ダイオード１１５によって整流され、電流検知抵抗１１７を通
って回路グラウンド１０４に流れる。電流検知抵抗１１７に渡る（における）電
圧降下は、配線１３０に現れる。配線１３０の電圧は、電流検知抵抗１１７を通
って流れる電流量、それは、交互に、一次巻き線１１１における電流の流れによ
って変化するが、によって変化する。一次巻き線１１１がスイッチ１０８と一次
巻き線１０６とに直列に接続されているので、配線１３０に表れる電圧は、結局
、一次巻き線１０６を通って流れる電流の尺度となる。
【００１４】 記載された実施例は、電流検知抵抗１１７と組み合わせとなっている電流検知
トランス１１０を備えた電流センサを使用しているけれども、当業者は、電流セ
ンサのための、他に選択可能な設計が存在することを理解するであろう。例えば
、図示された電流検知トランス１１０は、電流検知抵抗１１７がスイッチ１０８
と回路グラウンド１０４との間に直列で直接に接続されていることによって、除
かれることができる。この場合には、配線１３０に表れる電圧は、やはり、電流
検知抵抗１１７に渡る（における）電圧降下であろう。他の選択肢においては、
電流検知機能を提供するために、ＳＥＮＳＦＥＴトランジスタを使用できるであ
ろう。この発明の実際の実施例は、大電流が流れうる除細動器の中で使用される
ので、図示されるように、電流検知トランス１１０が使用されることは望ましい
。なぜなら、それは、スイッチ１０８を通って回路グラウンド１０４に流れる電
流に対し、かなり低い見かけ抵抗を示すからである。したがって、電流センサ（
この場合は、電流検知トランス）における電圧降下によるエネルギ損失は低減さ
れる。スイッチ１０８と回路グラウンド１０４との間に直接に直列となった電流
検知抵抗は、より低い電流での利用に適するであろう。
【００１５】 配線１３２に表れる電圧信号がゼロである場合、配線１２６を通って充電制御
器に入力される電圧信号は、単純に、配線１３０に生じる電圧信号である。この
ように、配線１３２から何らの入力もなければ、充電制御器１２２は、配線１２
６における電圧信号（これは、抵抗１１７を通って流れる電流、したがって、上
記したように、一次巻き線１０６を通って流れる電流の尺度になるものである。
）を受け取る。
【００１６】 当業者は理解するように、充電制御器１２２は、個別の回路要素を用いて設計
および実装されてもよい。しかしながら、周知の商業的に入手可能な電流モード
制御器、例えば、電流モードのフライバック電力供給回路（これは、モトローラ
により製造され、かつ、ＭＣ３４１２９という部品特定の下で売られている。）
を用いて充電制御器１２２の機能を実装することがより有利である。多数の選択
可能な制御器、例えば、ＭＣ３８４３という部品特定の下で売られているモトロ
ーラの部品は、やはり利用可能であり、使用に適している。
【００１７】 この発明は、さらに、制御回路１３４を含んでいる。この制御回路は、バッテ
リ１０２の電圧が参照電圧１５０と比較されるという比較機能を提供する。制御
回路１３４の出力は、配線１３２に生じる電圧であり、それは、配線１３０にお
ける電流の電圧値に加えられて、配線１２６に見かけの電流信号を生じる。
【００１８】 制御回路１３４の中央には、加算回路１３６がある。この加算回路１３６は、
配線１５１を介して閾値参照電圧を供給する電圧源１５０からの第１入力信号を
受け取る。加算回路１３６への第２入力信号は、バッテリの正極に接続された配
線１５２を介して受け取る、バッテリ１０２のバッテリ電圧である。配線１４４
を介して受け取る、加算回路１３６への第３入力信号は、アンプ１４８により増
幅された、配線１４６における、マイクロプロセッサ１５４からの出力信号であ
る。
【００１９】 第１入力信号と第３入力信号は、加算回路１３６の加算端子において受け取ら
れ、第２入力信号は、加算回路１３６の減算端子において受け取られる。したが
って、加算回路１３６は、出力配線１３８に結果としての電圧信号（それは、第
１入力信号と第３入力信号とを加えて第２入力信号を引いたものである。）を生
じる。配線１３８に生じた合成信号は、アンプ１４０により増幅され、ダイオー
ド１４２により整流される。ダイオード１４２の出力は、配線１３２に生じる電
圧である。
【００２０】 電子技術および回路設計の当業者は、様々な信号を共に受け取りかつ組み合わ
せる加算回路がこの技術において周知であり、実質的な実験なしで容易に実装で
きることを理解するであろう。例えば、適切な加算回路は重み付け加算器を含ん
でもよく、そこでは、共に加算されるべき複数の電圧信号を運ぶ複数の配線がオ
ペアンプの反転入力に、共通のノードにおいて、共に接続されている。この共通
のノードにやはり接続されているのは、オペアンプの出力に接続されたフィード
バック経路における抵抗である。オペアンプの非反転入力は、グラウンドに接続
されている。電気技術における当業者には理解されるように、重み付け加算器の
出力は、様々な入力配線に生じる電圧信号の組み合わせであり、各入力信号は、
様々な入力配線における抵抗を有するフィードバック抵抗の比率によって重み付
けされている。差動増幅器はこの技術においてやはり良く知られており、電圧信
号の差のために用いられる。減算されるべき複数の電圧信号は、オペアンプの非
反転入力に接続される。重み付け加算器または差動増幅器のどちらが使用されて
いても、それらは、ここでは、まとめて、加算回路として参照される。
【００２１】 配線１４６におけるマイクロプロセッサ１５４からの出力がゼロである場合に
は、加算回路１３６は、電圧源１５０から供給される参照電圧とバッテリ１０２
の電圧との間の差に等しい出力を生じる。結果として、バッテリ１０２の電圧が
電圧源１５０の参照電圧を超えるときは、配線１３８に生じる電圧信号は負であ
る。配線１３８における電圧はアンプ１４０によって増幅されうるけれども、整
流ダイオード１４２のおかげで、配線１３８に生じるあらゆる負電圧は、配線１
３２におけるゼロ電圧として表れる。このように、バッテリ電圧が参照電圧より
大きい限りは、加算回路１２８からの出力は、電圧検知抵抗１１７における電圧
の、そして、そのゆえに、一次巻き線１０６を通る電流ピークの、正しい尺度で
あり続ける。
【００２２】 バッテリ１０２の電圧が、電圧源１５０により設定された参照電圧以下に低下
した場合、加算回路１３６からの、配線１３８における出力電圧は正であり、ア
ンプ１４０により増幅される。結果としての信号はダイオード１４２を通って配
線１３２を介して加算回路１２８に流れ、電流検知抵抗１１７において検出され
た電圧レベルに加えられる。加算回路１２８からの配線１２６における出力電圧
は、結果として、電流検知抵抗１１７における実際の電圧より大きくなる。
【００２３】 このように、ライン１３２から加えられた電圧を理由として、充電制御器１２
２は、「だまされて」、電流検知抵抗１１７における電圧（それは一次巻き線１
０６を通って流れる電流の反映である。）は実際のそれより大きいと信じる。換
言すれば、充電制御器１２２は、配線１２６における見かけの電流信号（それは
一次巻き線１０６を通って流れる実際の電流のレベルより大きい。）を受け取る
。結果として、充電制御器１２２は、それがスイッチ１０８を操作するやり方を
、バッテリ１０２から取り出される電流量を減らすために、修正する。バッテリ
１０２における電圧が参照電圧よりさらに下に下降し続けると、配線１３２そし
てこれにより配線１２６における信号は増加し、バッテリ１０２から取り出され
ている電流量を充電制御器１２２が減少させるようになる。アンプ１４０によっ
て提供されている増幅は、除細動器に取り付けられたバッテリから取り出される
エネルギの量を最大化する充電速度制御機能を提供するために、電圧源１５０に
よって生成される参照電圧の選択との関係で設計されうる。さらに、この発明に
沿って設計された制御回路の多段階（multiple stages）が、バッテリ特有の、 非線形充電速度制御機能を提供するために使用されうることは、予想される。
【００２４】 ここに記載された実施例では、バッテリ１０２から取り出される電流量は、減
少するバッテリ電圧に対応して減少する。結果として、部分的に枯渇したバッテ
リに対して要求される電流が、必要とされる電圧レベルにおいてバッテリが供給
できるものより大きいために除細動器が停止する、という状況は避けられる。バ
ッテリから取り出される電流を減少させる一連の過程は、バッテリの内部抵抗が
十分に高く上昇し、バッテリが完全に枯渇したとみなされるまでまで続く。能動
要素（例えば、アンプ１４０、ダイオード１４２、そして、加算回路１２８およ
び１３６で使用されている要素）を使用することにより、本発明の制御回路は、
プログラムされたマイクロプロセッサを使用する従来のデジタル制御器よりもず
っと速く、バッテリ電圧の減少に反応することができる。
【００２５】 本発明の選択可能な実施例においては、整流ダイオード１４２は、反転され、
または、完全に除去されても良い。もしダイオード１４２が反転されると、制御
回路は、上記と反対のやり方で機能する。特に、バッテリ１０２における電圧が
参照電圧を超える間は、加算回路１２８により生成される見かけの電流信号を減
少させるであろう負電圧が配線１３２に生じ、その結果、充電制御器１２２は一
次巻き線１０６を通って取り出される電流を増加させる。バッテリ１０２におけ
る電圧が参照電圧より下がる時は、配線１３２に表れる電圧は、反転されたダイ
オード１４２の整流動作によりゼロになるであろう。もし、ダイオードが、配線
１３２から回路グラウンド１０４に、リミッタ構成で接続されるのであれば、同
様の結果が達成される。
【００２６】 もし、ダイオード１４２が完全に除去されるのであれば、本発明の制御回路は
、バッテリ電圧が参照電圧よりも大きいかまたは小さいかによって、配線１３０
における実際の電流信号よりも高いまたは低いように、配線１２６に見かけの電
流信号を生じるであろう。当業者は、さらに、加算回路１３６および１２８への
加算入力を減算入力に変えること、および、反対に、減算入力を加算入力とする
ことが、この発明の動作を望むように変えうることを、認識するであろう。
【００２７】 本発明のさらなる実施例として、加算回路１３６への、配線１４４における第
３入力信号は、マイクロプロセッサ１５４が、本発明の充電制御機能への入力を
有することを許している。マイクロプロセッサ１５４のプログラミングによって
は、マイクロプロセッサは、配線１４６に出力信号を選択的に生成することがで
きる。出力信号は、要望により、パルス幅変調またはデジタル−アナログ変換（
図示せず）を受けてもよい。出力信号は、アンプ１４８により増幅されており、
加算回路１３６により、配線１３８における結果信号に加えられる。したがって
、別の場合として、配線１３８における電圧が負である場合（すなわち、バッテ
リ電圧が参照電圧より大きい場合）には、もし、配線１４４における電圧が十分
大きければ、配線１３８における結果信号は正になり得るのであり、このように
して、先に説明したように、配線１２６における見かけの電流信号に影響する電
圧信号を配線１３２に生成する。アンプ１４８のために設計される増幅量に依存
することではあるが、バッテリ電圧レベルの、ある範囲が存在し、ここにおいて
は、バッテリ電圧が参照電圧より大きくても、配線１４６での出力電圧がある時
は、配線１３２における非ゼロの信号が生成され、配線１２６における見かけの
電流信号に加えられて、これによって、充電制御器１２２に、バッテリ１０２か
ら取り出される電流量の調整をさせることになる。マイクロプロセッサ１５４に
、充電速度制御機能への入力を持つことを許すことは、より低エネルギ環境にお
いて除細動器が除細動治療を施すように設定された状況では、特に有用である。
マイクロプロセッサ１５４は、キャパシタ充電速度を低減させることによって、
高電圧キャパシタ１１６の顕著な過充電を防ぐことができ、そして、それによっ
て、キャパシタ１１６の電圧を正しい除細動器の電圧まで下げるために必要とさ
れる遅延を減少させることができる。
【００２８】 本発明の好ましい実施例を図示して説明したが、本発明の精神および範囲から
離れることなく多様な変化をそこにおいて行いうることが理解されるであろう。
例えば、充電制御器１２２は、制御回路１３４を一体のものとして含むように構
成されても良く、そうなれば、充電速度制御機能を単一の素子に実装でき、図１
に表された分離した要素とは異なってくる。本発明の範囲は、添付の請求の範囲
およびそれと同等のものによって決定されるべきであるということが理解される
べきである。 排他的財産または特権が請求されている発明の具体化は添付のように規定され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるキャパシタ充電回路の図式的なブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テックレンバーグ， デイビッド ダブリ ュー． アメリカ合衆国 ワシントン州 ミルクリ ーク 166ス プレイス エスイー 1601 Ｆターム(参考） 4C053 JJ01 JJ02 JJ23 5H730 AS04 AS17 BB43 BB57 DD04 DD26 EE02 EE07 FD01 FD11 FD48 FF09 FG01 XX15 XX25 XX35 【要約の続き】 流れる、バッテリから取り出される電流を減らす。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回路配線における電流の流れについての電圧値を変化させる
    ための制御回路であって、前記電圧値は、バッテリから前記回路配線を通る電流
    の流れを前記電圧値に対応して制御する電流調節回路によって使用されるもので
    あり、前記制御回路は次のものを含む： （ａ）、加算入力と減算入力とを有している第１加算回路、そこにおいては、参
    照電圧は前記加算入力に存在し、前記バッテリの電圧は前記減算入力に存在し、
    これにより、前記第１加算回路が、参照電圧から減算されたバッテリ電圧の差分
    電圧を生成する； （ｂ）アノード端子とカソード端子を有するダイオード、そこにおいては、前記
    差分電圧が前記ダイオードのアノード端子に存在する；そして、 （ｃ）第１加算入力と第２加算入力を有する第２加算回路、そこにおいては、前
    記ダイオードのカソード端子における電圧は前記第１加算入力に存在し、前記回
    路配線における電流の流れの前記電圧値は第２加算入力に存在しており、これに
    より、前記第２加算回路は、電流の流れについての前記電圧値と前記ダイオード
    のカソード端子に存在する前記電圧とを含む、変化させられた電圧値を生成し、
    前記変化されられた電圧値は、電流制御回路に対して、バッテリからの電流の流
    れを制御するために提供される。
  2. 【請求項２】 請求項１における制御回路であって、前記第１加算回路と前
    記ダイオードとの間に接続された増幅器をさらに含み、前記増幅器は入力と出力
    とを有しており、そこにおいて、前記第１加算回路によって生成される前記差分
    電圧は、前記増幅器入力に存在し、かつ、前記ダイオードのアノード端子に存在
    する前記差分電圧は、前記増幅器出力において生成された、増幅された差分電圧
    である。
  3. 【請求項３】 請求項１における制御回路であって、そこにおいては、前記
    第１加算回路における加算入力は第１加算入力であり、かつ、前記第１加算回路
    は第２加算入力をさらに含み、そこにおいては、前記第１加算回路は、前記第２
    加算入力に存在する電圧に加えられた参照電圧から減算されたバッテリ電圧の差
    分電圧を生成する。
  4. 【請求項４】 請求項３における制御回路であって、そこにおいては、前記
    第１加算回路の第２加算入力に存在する電圧は、マイクロプロセッサの出力によ
    って生成される。
  5. 【請求項５】 請求項４における制御回路であって、そこにおいては、マイ
    クロプロセッサの出力によって発生させられる前記電圧は、前記第２加算入力に
    おいて前記第２加算回路にそれが入力される前に、増幅器によって増幅される。
  6. 【請求項６】 以下を備えるキャパシタ充電器： （ａ）バッテリ； （ｂ）一次巻き線と二次巻き線とを備える昇圧トランス、そこにおいては、前記
    一次巻き線は前記バッテリに接続されている； （ｃ）前記二次巻き線に接続されたダイオード； （ｄ）前記ダイオードに接続されたキャパシタ； （ｅ）前記一次巻き線を通って流れる電流を検知するための電流センサ； （ｆ）前記一次巻き線と前記電流センサとの間に直列で接続されたスイッチ；そ
    して、 （ｇ）以下を含む制御回路： (i)電流の流れにおける電圧値を受け取るための入力と、前記スイッチに接続 された出力とを有する充電制御器、そこにおいて、前記充電制御器は、前記スイ
    ッチに、前記入力において受け取られた電流の流れについての電圧値に対応して
    、前記一次巻き線を通る電流の流れを、周期的に導通および阻害させる； (ii)加算入力と減算入力とを有する第１加算回路、そこにおいては、前記加算
    入力において参照電圧が存在し、かつ、前記減算入力において前記バッテリの電
    圧が存在しており、前記第１加算回路は、これにより、前記参照電圧から減算さ
    れたバッテリ電圧に等しい差分電圧を生成する； (iii)入力と出力とを有するダイオード、そこにおいては、前記差分電圧は、 前記ダイオードの入力に存在する；そして、 (iv)第１および第２加算入力を有する第２加算回路、そこにおいては、前記ダ
    イオードの出力における電圧は前記第１加算入力に存在し、前記電流センサによ
    って生成される電圧は前記第２加算入力に存在し、前記第２加算回路は、前記第
    １および第２加算入力に存在する電圧を組み合わせ、かつ、前記充電制御器の前
    記入力において受け取られる、電流の流れの電圧値を生成する。
  7. 【請求項７】 請求項６におけるキャパシタ充電器であって、前記第１加算
    回路と前記ダイオードとの間に接続された増幅器をさらに備え、前記増幅器は入
    力および出力を有しており、そこにおいては、前記第１加算回路によって生成さ
    れた前記差分電圧は前記増幅器入力に存在し、かつ、前記ダイオードの入力に存
    在する前記差分電圧は、前記増幅器出力において生成された、増幅された差分電
    圧である。
  8. 【請求項８】 請求項６におけるキャパシタ充電器であって、そこにおいて
    、前記第１加算回路の加算入力は第１加算入力であり、かつ、前記第１加算回路
    は、マイクロプロセッサからの電圧出力を受け取る第２加算入力をさらに備えて
    おり、そこにおいて、前記第１加算回路は、前記第２加算入力に存在する電圧に
    加えられた参照電圧から減算されたバッテリ電圧に等しい差分電圧を生成する。
  9. 【請求項９】 キャパシタ充電回路におけるキャパシタ充電の速度の制御方
    法であって、そこにおいて、前記キャパシタ充電回路は、キャパシタに接続され
    たトランスを流れる、バッテリからの電流の流れを制御するための充電制御器を
    備えており、前記充電制御器は、前記トランスを通って流れる電流の見かけの測
    定値に対応して電流の流れを制御するものであり、前記方法は以下を備える： （ａ）参照電圧からバッテリ電圧を減算することによって差分電圧を生成するこ
    と； （ｂ）前記トランスを通って流れる電流に相当する電圧に、前記差分電圧を加え
    ることによって、前記電流の流れの見かけの測定値を生成すること、そして； （ｃ）前記トランスを通る電流の流れを制御するために、前記電流の流れの見か
    けの測定値を前記充電制御器に供給すること。
  10. 【請求項１０】 請求項９における方法であって、そこにおいて、差分電圧
    を生成する前記ステップは、マイクロプロセッサの出力から受け取った電圧を、
    参照電圧からバッテリの電圧を減算することで決定された電圧に加えることを含
    む。
  11. 【請求項１１】 エネルギ蓄積キャパシタがバッテリから充電される速度を
    制御するための回路であって、以下のものを含む： （ａ）前記バッテリに接続された一次巻き線と前記エネルギ蓄積キャパシタに接
    続された二次巻き線とを有する昇圧トランス； （ｂ）前記バッテリからの電流を、前記昇圧トランスの前記一次巻き線を通って
    取り出すために選択的に閉じられるスイッチ； （ｃ）前記スイッチが閉じられた時に前記一次巻き線を通って流れる電流のレベ
    ルを示している信号を生成する電流センサ； （ｄ）前記エネルギ蓄積キャパシタにおける電圧を監視し、かつ、エネルギ蓄積
    キャパシタにおける予め決められた電圧が得られるまで、前記スイッチを選択的
    に開閉する充電回路；そして、 （ｅ）参照電圧と前記バッテリの電圧とを比較する比較回路、この比較回路は、
    出力（それは、エネルギ充電キャパシタが充電される速度を充電回路に調整させ
    る充電回路に接続されている。）を生成する。
  12. 【請求項１２】 請求項１１における回路であって、そこにおいて、前記充
    電回路は、前記エネルギ蓄積キャパシタが、前記昇圧トランスの一次巻き線を通
    って流れる電流のレベルに部分的には基づいて充電される速度を制御するもので
    あり、前記回路は、前記比較回路の出力を含む見かけの電流信号を生成する加算
    回路をさらに含み、前記見かけの電流信号は、前記バッテリの電圧が参照電圧以
    下であるときに、一次巻き線を通って流れる電流の実際のレベルより見かけの電
    流信号が大きくなるような充電回路に供給され、前記充電回路は、前記見かけの
    電流信号に対して、前記エネルギ充電キャパシタの充電の速度を遅くするように
    反応する。
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