RU168178U1 - Defibrillation pulse energy storage device - Google Patents

Abstract

Полезная модель «Устройство накопления энергии дефибрилляционного импульса» относится к медицинской технике и предназначена для применения в кардиологии в качестве средства для устранения хаотической активности (фибрилляции) сердца путем выработки внешнего дефибрилляционного импульса. Техническим результатом является упрощение практической реализации устройства, повышение надежности его работы и удобства эксплуатации. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в известное устройство накопления энергии дефибрилляционного импульса, содержащее накопительный конденсатор, блок питания, включающий в себя блок контроля выработанной энергии, индуктивный накопитель энергии, блок коммутации, датчик тока, а также блок управления, связанный с блоком контроля выработанной энергии, в котором индуктивный накопитель энергии подключен ко второму выводу блока коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, введен многоканальный преобразователь напряжения, в состав которого входят вышеупомянутый индуктивный накопитель энергии, а также многоканальный выпрямитель с последовательным соединением выпрямительных каналов, при этом накопительный конденсатор подключен параллельно выходам многоканального выпрямителя, а индуктивный накопитель энергии выполнен в виде силового трансформатора с одной первичной обмоткой и несколькими вторичными обмотками, выводы каждой из которых подключены ко входам соответствующего выпрямительного канала, в блок управления введены компаратор и триггер, выход которого является выходом блока управления, а первый и второй входыThe utility model “Defibrillation pulse energy storage device” relates to medical equipment and is intended for use in cardiology as a means to eliminate the chaotic activity (fibrillation) of the heart by generating an external defibrillation pulse. The technical result is to simplify the practical implementation of the device, increasing the reliability of its operation and ease of operation. The specified technical result is achieved due to the fact that in a known device for energy storage of a defibrillation pulse containing a storage capacitor, a power supply unit including a control unit for generated energy, an inductive energy storage device, a switching unit, a current sensor, and also a control unit associated with the control unit the generated energy, in which the inductive energy storage device is connected to the second output of the switching unit, the control input of which is connected to the output of the control unit, many a global voltage converter, which includes the aforementioned inductive energy storage device, as well as a multi-channel rectifier with a series connection of rectifier channels, while the storage capacitor is connected in parallel with the outputs of a multi-channel rectifier, and the inductive energy storage device is made in the form of a power transformer with one primary winding and several secondary windings , the conclusions of each of which are connected to the inputs of the corresponding rectifier channel, to the control unit eniya introduced trigger comparator and whose output is the output of the control unit, and the first and second inputs

Description

Полезная модель относится к области медицинской техники и предназначена для применения в кардиологии в качестве средства для устранения хаотической активности (фибрилляции) сердца путем выработки внешнего дефибрилляционного импульса.The utility model relates to the field of medical technology and is intended for use in cardiology as a means to eliminate the chaotic activity (fibrillation) of the heart by generating an external defibrillation pulse.

Большая статистическая база медицинских данных достоверно свидетельствует о том, что вероятность выживания пациента после сердечного приступа прямо зависит от интервала времени до момента начала оказания пациенту специализированной кардиологической медицинской помощи. Переход сердечного приступа в фибрилляцию желудочков сердца, при которой сердце теряет свою способность осуществлять нагнетание требуемого органам объема крови, имеет своим негативным результатом необратимое повреждение головного мозга и почти гарантированный летальный исход, если своевременно - в пределах считанных минут - не будет восстановлен и пролонгирован нормальный сердечный ритм. В настоящее время наиболее эффективным (из успешно освоенных) способом восстановления нормального сердечного ритма у пациента является подача в его тело сильного электрического разряда, который способен почти незамедлительно подавить случившуюся фибрилляцию сердца и восстановить его нормальную нагнетательную функцию. Разработка и распространение относительно недорогих портативных внешних дефибрилляторов, не требующих деятельного профессионального участия в силу высокой алгоритмизации самой процедуры терапевтического воздействия дефибрилляционным импульсом на пациента, существенно расширяет круг лиц, способных оказать пациенту эффективную и своевременную помощь. На первом месте среди факторов, лимитирующих конечную результативность терапевтического применения дефибрилляторов для пациентов, угнетенных фибрилляцией сердца, стоит проблема безопасной воспроизводимости параметров упомянутого электрического разряда для весьма отличающихся по электрофизическим характеристикам, в частности, по проводимости тел пациентов.A large statistical database of medical data reliably indicates that the probability of the patient's survival after a heart attack directly depends on the time interval until the start of the provision of specialized cardiological care to the patient. The transition of a heart attack to fibrillation of the ventricles of the heart, in which the heart loses its ability to pump the required volume of blood to the organs, has an irreversible damage to the brain and an almost guaranteed lethal outcome, if timely - within a matter of minutes - normal heart will not be restored and prolonged rhythm. Currently, the most effective (of successfully mastered) method of restoring the patient’s normal heart rhythm is to supply a strong electric discharge to his body, which is able to almost immediately suppress the cardiac fibrillation and restore its normal discharge function. The development and distribution of relatively inexpensive portable external defibrillators that do not require active professional participation due to the high algorithmization of the procedure for the therapeutic effect of a defibrillation pulse on a patient, significantly expands the circle of people who can provide effective and timely care to a patient. In the first place among the factors limiting the final effectiveness of the therapeutic use of defibrillators for patients oppressed by cardiac fibrillation, there is the problem of safe reproducibility of the parameters of the aforementioned electric discharge for very different electrophysical characteristics, in particular, in the conductivity of patient bodies.

Известно устройство для формирования терапевтического импульса для дефибриллятора «Damped biphasic energy delivery circuit for a defibrillator» по патенту US №6405081, A61N 1/39, состоящее из электрической батареи, взаимодействующей двумя своими контактами с высоковольтным зарядным устройством, которое подвержено контролю со стороны блока управления (выполненного в виде микроконтроллера) посредством связи по соответствующей линии контроля зарядки, а также из цепи накопления электрической энергии, с одной стороны, подключенной к высоковольтному зарядному устройству, а с другой стороны, взаимодействующей с высоковольтным ключом (например, выполненным в виде Н-мостовой схемы), содержащей в своем составе емкостной накопитель электрической энергии, измерители тока и напряжения, индуктивный накопитель электрической энергии, включенный последовательно в рабочую цепь емкостного накопителя энергии, диода, шунтирующего индуктивный накопитель энергии, а также токопроводящие шины соединения элементов и шин обеспечения измерительно-управляющих функций.A device for generating a therapeutic impulse for a defibrillator "Damped biphasic energy delivery circuit for a defibrillator" according to US patent No. 6405081, A61N 1/39, consisting of an electric battery interacting with its two contacts with a high-voltage charger, which is controlled by the control unit (made in the form of a microcontroller) by means of communication via the corresponding charging control line, as well as from the electric energy storage circuit, on the one hand, connected to a high-voltage charging device, on the other hand, interacting with a high-voltage switch (for example, made in the form of an H-bridge circuit), which contains a capacitive storage of electrical energy, current and voltage meters, an inductive storage of electrical energy, connected in series to the working circuit of a capacitive storage of energy, a diode, shunting inductive energy storage, as well as conductive buses connecting elements and buses providing measurement and control functions.

Недостатком известного устройства является его непредсказуемая способность нанесения пациенту в процессе терапии сердечной аритмии электрической травмы тканей организма, что обусловлено особенностью схемотехнического построения известного устройства, а именно отсутствием подавления токовой бифуркации дефибрилляционного импульса.A disadvantage of the known device is its unpredictable ability of the patient to apply electrical trauma to the tissues of the body during the treatment of cardiac arrhythmia, which is due to the peculiarity of the circuit design of the known device, namely the absence of suppression of the current bifurcation of the defibrillation pulse.

На устранение указанного недостатка направлено изобретение «Автоматический внешний дефибриллятор» по патенту RU №2316363З, A61N 1/39, задачей которого является исключение возможности посылки пациенту дефибрилляционного импульса с энергией, выходящей за верхний предел допустимых значений без снижения эффективности собственно кардиореанимационной процедуры.The invention “Automatic external defibrillator” according to patent RU No. 2316363З, A61N 1/39, the purpose of which is to eliminate the possibility of sending a defibrillation impulse to the patient with energy that goes beyond the upper limit of acceptable values without reducing the effectiveness of the actual cardiac rescue procedure, is aimed at eliminating this drawback.

Желаемый технический результат достигается тем, что в известный автоматический внешний дефибриллятор, содержащий средство формирования дефибрилляционного импульса, состоящее из источника электрического питания, емкостного накопителя электрической энергии, высоковольтного коммутатора, блока управления и системы контроля, включающей средства контроля электрофизических характеристик пациента и средства контроля параметров высоковольтных импульсов, и, по меньшей мере, два терапевтических электрода дополнительно включено средство компрессии тела человека в области его грудной клетки, снабженное встроенным источником ультразвуковых импульсов.The desired technical result is achieved by the fact that in a known automatic external defibrillator containing a defibrillation pulse generating means consisting of an electric power source, a capacitive electric energy storage device, a high-voltage switch, a control unit and a control system including means for monitoring the patient’s electrical characteristics and means for controlling high-voltage parameters pulses, and at least two therapeutic electrodes; Compression of the human body in the area of his chest, equipped with a built-in source of ultrasonic pulses.

Возможность почти совмещенного во времени, но разнесенного в пространстве воздействия на фибриллирующее сердце пациента ультразвуковым и токовым (дефибриллирующим) импульсами позволяет почти на порядок снизить энергию электрического разряда за счет адресности доставки последнего к фибриллирующей сердечной мышце.The possibility of an ultrasonic and current (defibrillating) impulse that is almost combined in time, but spaced apart in space, on the patient’s fibrillating heart makes it possible to reduce the electric discharge energy almost by an order of magnitude due to the targeted delivery of the latter to the fibrillating heart muscle.

На повышение безопасности пациента направлено и изобретение «Способ формирования кардиодефибрилляционного импульса и средство для его осуществления» по патенту RU №2266145, A61N 1/18, A61N 1/39. Предлагаемое в нем средство содержит источник питания, снабженный средством контроля выработанной электрической энергии, связанным с блоком управления, первую и вторую токовые шины, цепь накачки, образованную емкостным накопителем энергии, первый вывод которого соединен с первой токовой шиной, а второй вывод соединен со второй токовой шиной, индуктивным накопителем энергии, включенным последовательно в цепь одной из терапевтических шин, идущих к элктродам, а также высоковольтным диодом, первым ключом, связанным с блоком управления, и резистивным датчиком тока, соединенным через аналого-цифровой преобразователь с блоком управления.The invention “A method for forming a cardiodefibrillation pulse and a means for its implementation” according to patent RU No. 2266145, A61N 1/18, A61N 1/39 is also aimed at increasing patient safety. The means proposed therein comprises a power source equipped with means for controlling the generated electric energy associated with the control unit, first and second current buses, a pump circuit formed by a capacitive energy storage device, the first terminal of which is connected to the first current bus, and the second terminal is connected to the second current bus, an inductive energy storage device connected in series to the circuit of one of the therapeutic buses going to the electrodes, as well as a high-voltage diode, the first key connected to the control unit, and p resistive current sensor connected via an analog-digital converter with a control unit.

Данное техническое решение является ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели.This technical solution is the closest analogue of the proposed utility model.

Техническим результатом его применения является повышение эффективности и безопасности терапевтического электроимпульсного воздействия на любого пациента без ограничений, обремененного внезапной сердечной аритмией, направленного на подавление возможности возникновения токовой бифуркации дефибрилляционного импульса и существенное снижение риска получения данным пациентом электротравм тканей его организма.The technical result of its application is to increase the efficiency and safety of therapeutic electro-pulse treatment on any patient without any restrictions burdened by sudden cardiac arrhythmia, aimed at suppressing the possibility of current bifurcation of the defibrillation pulse and significantly reducing the risk of electric trauma to the patient’s tissues in his body.

Недостатком описанного ближайшего аналога является трудность его практической реализации и относительно невысокая надежность работы, что связано с применением в цепи накачки единственного высоковольтного диода. Предлагаемая полезная модель направлена на устранение указанных недостатков ближайшего аналога, а именно, на упрощение практической реализации устройства, повышение надежности его работы и удобства эксплуатации. При этом предлагаемая схема накопления энергии дефибрилляционного импульса никоим образом не влияет на безопасность электроимпульсного воздействия на пациента для дефибриллятора в целом.The disadvantage of the described closest analogue is the difficulty of its practical implementation and the relatively low reliability of operation, which is associated with the use of a single high-voltage diode in the pump circuit. The proposed utility model is aimed at eliminating these shortcomings of the closest analogue, namely, to simplify the practical implementation of the device, increase the reliability of its operation and ease of operation. Moreover, the proposed scheme of energy storage of the defibrillation pulse does not in any way affect the safety of the electropulse effect on the patient for the defibrillator as a whole.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в известное устройство накопления энергии дефибрилляционного импульса, содержащее накопительный конденсатор, блок питания, включающий в себя источник питания, к первому выходу которого подключен блок контроля выработанной энергии, индуктивный накопитель энергии, блок коммутации, датчик тока, первый вывод которого подключен ко второму выходу источника питания, а второй - к первому выводу блока коммутации, а также блок управления, включающий в себя контроллер, связанный с блоком контроля выработанной энергии, при этом индуктивный накопитель энергии подключен ко второму выводу блока коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, введен многоканальный преобразователь напряжения, в состав которого входят вышеупомянутый индуктивный накопитель энергии, а также многоканальный выпрямитель с последовательным соединением выпрямительных каналов, при этом накопительный конденсатор подключен параллельно выходам многоканального выпрямителя, а индуктивный накопитель энергии выполнен в виде силового трансформатора с одной первичной обмоткой и несколькими вторичными обмотками, выводы каждой из которых подключены ко входам соответствующего выпрямительного канала, в блок управления введены компаратор и триггер, выход которого является выходом блока управления, а первый и второй входы соединены, соответственно, с выходами компаратора и контроллера, второй же выход датчика тока подключен к первому входу компаратора, второй вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения.The specified technical result is achieved due to the fact that in a known device for energy storage of a defibrillation pulse containing a storage capacitor, a power supply unit including a power source, to the first output of which is connected a control unit for generated energy, an inductive energy storage device, a switching unit, a current sensor, the first the output of which is connected to the second output of the power source, and the second to the first output of the switching unit, as well as a control unit that includes a controller associated with a control window for the generated energy, while the inductive energy storage device is connected to the second output of the switching unit, the control input of which is connected to the output of the control unit, a multi-channel voltage converter is introduced, which includes the aforementioned inductive energy storage device, as well as a multi-channel rectifier with series connection of rectifier channels, while the storage capacitor is connected in parallel with the outputs of the multi-channel rectifier, and the inductive energy storage in the form of a power transformer with one primary winding and several secondary windings, the terminals of each of which are connected to the inputs of the corresponding rectifier channel, a comparator and a trigger are introduced into the control unit, the output of which is the output of the control unit, and the first and second inputs are connected, respectively, with the outputs comparator and controller, the second output of the current sensor is connected to the first input of the comparator, the second input of which is configured to supply reference voltage to it.

В возможном варианте выполнения рассматриваемого устройства каждый выпрямительный канал многоканального выпрямителя содержит выходной диод и параллельно соединенные фильтрующий конденсатор и балластное сопротивление, первый вывод выходного диода подключен к первому выводу фильтрующего конденсатора и служит первым выходом данного выпрямительного канала, а второй вывод выходного диода является первым входом этого выпрямительного канала, при этом вторая точка соединения фильтрующего конденсатора и балластного сопротивления является вторым входом и вторым выходом данного выпрямительного канала, который используется для подключения соседнего выпрямительного канала либо вывода накопительного конденсатора.In a possible embodiment of the device under consideration, each rectifier channel of a multichannel rectifier contains an output diode and a filter capacitor and a ballast connected in parallel, the first output of the output diode is connected to the first output of the filter capacitor and serves as the first output of this rectifier channel, and the second output of the output diode is the first input of this rectifier channel, while the second connection point of the filtering capacitor and ballast resistance is Xia second input and second output of the rectifying channel, which is used to connect the adjacent rectifying channel or output storage capacitor.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the proposed utility model is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 приведена общая структурная схема рассматриваемого устройства накопления энергии дефибрилляционного импульса.In FIG. Figure 1 shows the general structural diagram of the considered device for energy storage of a defibrillation pulse.

На фиг. 2 представлена структурная схема многоканального выпрямителя.In FIG. 2 shows a block diagram of a multi-channel rectifier.

На указанных рисунках использованы следующие обозначения:The following notation is used in these figures:

1 - источник питания; 2 - блок питания; 3 - многоканальный преобразователь напряжения; 4 - индуктивный накопитель энергии; 5 - многоканальный выпрямитель; 6 - накопительный конденсатор; 7 - блок управления; 8 - триггер; 9 - блок коммутации; 10 - датчик тока; 11 -выпрямительный диод; 12 - компаратор; 13 - фильтрующий конденсатор; 14 - контроллер; 15 - блок контроля выработанной энергии.1 - power source; 2 - power supply unit; 3 - multi-channel voltage converter; 4 - inductive energy storage; 5 - multi-channel rectifier; 6 - storage capacitor; 7 - control unit; 8 - trigger; 9 - switching unit; 10 - current sensor; 11 rectifier diode; 12 - a comparator; 13 - filtering capacitor; 14 - controller; 15 - control unit of generated energy.

Предлагаемое устройство накопления энергии дефибрилляционного импульса содержит накопительный конденсатор 6, блок питания 2, включающий в себя источник 1 питания, к первому выходу которого подключен блок 15 контроля выработанной энергии и индуктивный накопитель 4 энергии. Указанное устройство содержит также блок 9 коммутации, датчик 10 тока, первый вывод которого подключен ко второму выходу источника 1 питания, а второй - к первому выводу блока 9 коммутации, а также блок 7 управления, включающий в себя контроллер 14, связанный с блоком 15 контроля выработанной энергии, при этом индуктивный накопитель 4 энергии подключен ко второму выводу блока 9 коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом блока 7 управления, вышеупомянутый индуктивный накопитель 4 энергии включен в состав многоканального преобразователя 3 напряжения, в состав которого входит также многоканальный выпрямитель 5 с последовательным соединением каналов. Накопительный конденсатор 6 подключен параллельно выходам многоканального выпрямителя 5, а индуктивный накопитель 4 энергии выполнен в виде силового трансформатора с одной первичной обмоткой и несколькими вторичными обмотками, выводы каждой из которых подключены ко входам соответствующего выпрямительного канала многоканального выпрямителя 5, при этом в состав блока 7 управления входят компаратор 12 и триггер 8, выход которого является выходом блока 7 управления, а первый и второй входы соединены, соответственно, с выходами 12 компаратора и контроллера 14, второй же выход датчика 10 тока подключен к первому входу компаратора 12, второй вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения.The proposed device for energy storage of the defibrillation pulse contains a storage capacitor 6, a power supply 2, which includes a power source 1, the first output of which is connected to the generated energy control unit 15 and the inductive energy storage 4. The specified device also contains a switching unit 9, a current sensor 10, the first output of which is connected to the second output of the power supply 1, and the second to the first output of the switching unit 9, as well as a control unit 7, which includes a controller 14 connected to the control unit 15 generated energy, while the inductive energy storage 4 is connected to the second output of the switching unit 9, the control input of which is connected to the output of the control unit 7, the aforementioned inductive energy storage 4 is included in the multi-channel conversion ator 3 voltage, which includes a multi rectifier 5 with a serial connection channel. The storage capacitor 6 is connected in parallel with the outputs of the multi-channel rectifier 5, and the inductive energy storage 4 is made in the form of a power transformer with one primary winding and several secondary windings, the terminals of each of which are connected to the inputs of the corresponding rectifying channel of the multi-channel rectifier 5, while in the control unit 7 includes a comparator 12 and a trigger 8, the output of which is the output of the control unit 7, and the first and second inputs are connected, respectively, with the outputs 12 of the comparator controller 14, and the second current sensor 10 output is connected to the first input of the comparator 12, the second input of which is capable of supplying a reference voltage.

В возможном варианте выполнения рассматриваемого устройства каждый выпрямительный канал многоканального выпрямителя 5 содержит выходной диод 11 и параллельно соединенные фильтрующий конденсатор 13 и балластное сопротивление 16, первый вывод выходного диода 11 подключен к первому выводу фильтрующего конденсатора 13 и служит первым выходом данного выпрямительного канала, а второй вывод выходного диода 11 является первым входом этого выпрямительного канала, при этом вторая точка соединения фильтрующего конденсатора 13 и балластного сопротивления 16 является вторым входом и вторым выходом данного выпрямительного канала, который используется для подключения соседнего выпрямительного канала либо вывода накопительного конденсатора 6.In a possible embodiment of the device under consideration, each rectifier channel of a multi-channel rectifier 5 contains an output diode 11 and a filter capacitor 13 and a ballast 16 connected in parallel, the first output of the output diode 11 is connected to the first output of the filter capacitor 13 and serves as the first output of this rectifier channel, and the second output the output diode 11 is the first input of this rectifying channel, while the second connection point of the filtering capacitor 13 and ballast Lenia 16 is the second input and second output of the rectifying channel, which is used to connect the adjacent rectifying channel or output storage capacitor 6.

Все конструктивные узлы и элементы предлагаемого устройства реализуются с использованием элементной базы и технического задела по созданию «Дефибриллятора автоматического малогабаритного «АЛЬТДЕФ», серийно выпускаемого предприятием-заявителем по ТУ 9444-001-14154244-2015 (Регистрационное удостоверение на медицинское изделие от 04.04.2016 №РЗН20163884).All structural units and elements of the proposed device are implemented using the element base and the technical backlog to create the "ALTDEF" automatic small-sized defibrillator, mass-produced by the applicant company according to TU 9444-001-14154244-2015 (Registration certificate for medical device dated 04.04.2016 No. RZN20163884).

Поэтому возможность практической реализации заявленного устройства не вызывает сомнений.Therefore, the possibility of practical implementation of the claimed device is not in doubt.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.The proposed utility model works as follows.

Напряжение от источника 1 питания, расположенного в блоке 2 питания, подается в многоканальный преобразователь 3 напряжения, состоящий из последовательно соединенных индуктивного накопителя 4 энергии и многоканального выпрямителя 5. Указанная схема (фиг. 1) обеспечивает в накопительном конденсаторе 6 накачку (накопление) энергии, необходимой для выдачи им мощного кратковременного импульса в выходную цепь, непосредственно связанную с дефибрилляционными электродами.The voltage from the power source 1, located in the power supply unit 2, is supplied to a multi-channel voltage converter 3, consisting of a series-connected inductive energy storage 4 and a multi-channel rectifier 5. This circuit (Fig. 1) provides energy storage (storage) in the storage capacitor 6, necessary to give them a powerful short-term pulse to the output circuit directly connected with defibrillation electrodes.

Циклограмма работы многоканального преобразователя 3 напряжения, задаваемая блоком 7 управления, включает в себя две фазы: фазу прямого хода и фазу обратного хода.The operation flow diagram of the multi-channel voltage converter 3 set by the control unit 7 includes two phases: the forward phase and the reverse phase.

Во время фазы прямого хода входящий в состав блока 7 управления триггер 8 установлен и поэтому ключевой элемент в блоке 9 находится в открытом состоянии. Напряжение с источника 1 питания непосредственно и через последовательно включенные датчик 10 тока и открытый ключевой элемент блока 9 коммутации прикладывается к первичной обмотке силового трансформатора (фиг. 2), играющего роль индуктивного накопителя 4 энергии. Происходит нарастание тока через первичную обмотку трансформатора (для идеальных источника 1 питания, датчика 10 тока, ключевого элемента блока 9 коммутации и первичной обмотки трансформатора - по линейному закону). При этом выходные диоды 11 закрыты за счет приложенного к ним обратного напряжения. Благодаря этому, в силовом трансформаторе происходит накопление электрической энергии.During the forward phase, the trigger 8 included in the control unit 7 is installed and therefore the key element in the unit 9 is in the open state. The voltage from the power supply 1 directly and sequentially connected to the current sensor 10 and the open key element of the switching unit 9 is applied to the primary winding of the power transformer (Fig. 2), which plays the role of an inductive energy storage 4. There is an increase in current through the primary winding of the transformer (for an ideal power source 1, current sensor 10, a key element of the switching unit 9 and the primary winding of the transformer according to the linear law). In this case, the output diodes 11 are closed due to the reverse voltage applied to them. Due to this, an accumulation of electrical energy occurs in the power transformer.

Протекающий через первичную обмотку трансформатора ток преобразуется датчиком 10 тока в напряжение, которое подается на первый вход компаратора 12 (фиг. 1), на второй вход которого подается заданное опорное напряжение. Когда эти напряжения становятся одинаковыми по величине, компаратор 12 подает на триггер 8 сигнал сброса, который закрывает ключевой элемент в блоке 9 коммутации. С этого момента начинается фаза обратного хода.The current flowing through the primary winding of the transformer is converted by the current sensor 10 into a voltage that is supplied to the first input of the comparator 12 (Fig. 1), to the second input of which a predetermined reference voltage is supplied. When these voltages become the same in magnitude, the comparator 12 sends a reset signal to the trigger 8, which closes the key element in the switching unit 9. From this moment, the reverse phase begins.

В этой фазе полярность напряжения на всех вторичных обмотках трансформатора изменяется, что приводит к открытию всех выходных диодов 11 и перекачке накопленной в силовом трансформаторе энергии в фильтрующие конденсаторы 13 и накопительный конденсатор 6. Так продолжается до тех пор, пока ток во вторичных обмотках силового трансформатора не упадет до нуля, либо пока в соответствии с заданной программой с контроллера 14 не поступит новый импульс, принудительно приводящий триггер 8 в установленное состояние.In this phase, the polarity of the voltage across all secondary windings of the transformer changes, which leads to the opening of all output diodes 11 and the transfer of energy stored in the power transformer to the filter capacitors 13 and the storage capacitor 6. This continues until the current in the secondary windings of the power transformer it will drop to zero, or until, in accordance with a given program, a new impulse arrives from controller 14, forcing trigger 8 to a fixed state.

Управление характеристиками дефибрилляционных импульсов обеспечивается путем подачи с контроллера 14, в соответствии с заданной управляющей программой, импульсов запуска с определенными частотой и скважностью. При задании указанных характеристик контроллер 14 учитывает также информацию, поступающую в него из блока 15 контроля выработанной энергии, представляющего собой датчик напряжения. Для остановки процесса накачки накопительного конденсатора 6 контроллер 14 должен прекратить выдачу импульсов запуска.Control of the characteristics of defibrillation pulses is provided by supplying from the controller 14, in accordance with a given control program, trigger pulses with a certain frequency and duty cycle. When setting these characteristics, the controller 14 also takes into account the information supplied to it from the generated energy control unit 15, which is a voltage sensor. To stop the pumping process of the storage capacitor 6, the controller 14 must stop issuing start pulses.

Рассматриваемое устройство может работать в одном из двух режимов: стабилизации потребляемого тока и стабилизации потребляемой мощности.The device in question can operate in one of two modes: stabilization of current consumption and stabilization of power consumption.

В первом из указанных режимов частота импульсов контроллера 14 рассчитывается по формуле:In the first of these modes, the pulse frequency of the controller 14 is calculated by the formula:

F(Гц)=(2UIm)/(L(ΔI)²), где:F (Hz) = (2UIm) / (L (ΔI) ² ), where:

U - напряжение источника питания, В;U is the voltage of the power source, V;

Im - ток, потребляемый от источника питания, А;Im is the current consumed from the power source, A;

L - индуктивность первичной обмотки силового трансформатора, Гн;L is the inductance of the primary winding of the power transformer, GN;

ΔI - амплитуда тока в первичной обмотке.ΔI is the amplitude of the current in the primary winding.

В режиме стабилизации потребляемой мощности частота управляющих импульсов рассчитывается по формуле:In the mode of stabilization of power consumption, the frequency of control pulses is calculated by the formula:

F(Гц)=(2Pm)/(L(ΔI)²), где:F (Hz) = (2Pm) / (L (ΔI) ² ), where:

Pm - мощность, потребляемая от источника питания,Pm is the power consumed from the power source,

L - индуктивность первичной обмотки силового трансформатора;L is the inductance of the primary winding of the power transformer;

ΔI - амплитуда тока в первичной обмотке.ΔI is the amplitude of the current in the primary winding.

Во время работы многоканального преобразователя 3 напряжения балансировка между каналами осуществляется за счет того, что значения напряжения на всех вторичных обмотках силового трансформатора одинаковы. После завершения работы многоканального преобразователя 3 напряжения при подключенном накопительном конденсаторе 6 возможна разбалансировка напряжения на выходах различных выпрямительных каналов, вследствие различных токов утечки у разных экземпляров выходных диодов 13, что может привести к перераспределению напряжений на последовательно включенных фильтрующих конденсаторах 13 в различных каналах. Для того, чтобы избежать этого явления и, как следствие, возможности пробоя каких-либо выходных диодов 11 и фильтрующих конденсаторов 13, параллельно последним включены балластные сопротивления 16.During operation of the multi-channel voltage converter 3, the balancing between the channels is due to the fact that the voltage values on all secondary windings of the power transformer are the same. After the multichannel voltage converter 3 is completed with the storage capacitor 6 connected, unbalance of the voltage at the outputs of various rectifier channels is possible, due to different leakage currents for different instances of the output diodes 13, which can lead to a redistribution of voltages across the series-connected filtering capacitors 13 in different channels. In order to avoid this phenomenon and, as a consequence, the possibility of breakdown of any output diodes 11 and filtering capacitors 13, ballasts 16 are included in parallel with the latter.

Таким образом, благодаря использованию в предлагаемом устройстве многоканальной схемы построения преобразователя напряжения с последовательным соединением каналов существенно упрощаются возможности практической реализации устройства и его эксплуатации. Это достигается, благодаря тому, что становится возможным использование в качестве выпрямительных элементов дешевых и доступных на рынке низковольтных диодов. Это упрощает практическую реализацию устройства, повышает надежность его работы устройства при сохранении возможности гибкого управления зарядом накопительного конденсатора с обеспечением необходимого уровня безопасности для пациента, что и является техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной полезной модели.Thus, due to the use in the proposed device of a multi-channel circuit for constructing a voltage converter with a serial connection of channels, the possibilities of practical implementation of the device and its operation are greatly simplified. This is achieved due to the fact that it becomes possible to use low-voltage diodes available on the market as rectifier elements. This simplifies the practical implementation of the device, increases the reliability of its operation while maintaining the ability to flexibly control the charge of the storage capacitor while ensuring the necessary level of safety for the patient, which is the technical result achieved using the claimed utility model.

Claims (2)

1. Устройство накопления энергии дефибрилляционного импульса, содержащее накопительный конденсатор, блок питания, включающий в себя источник питания, к первому выходу которого подключен блок контроля выработанной энергии, индуктивный накопитель энергии, блок коммутации, датчик тока, первый вывод которого подключен ко второму выходу источника питания, а второй - к первому выводу блока коммутации, а также блок управления, включающий в себя контроллер, связанный с блоком контроля выработанной энергии, при этом индуктивный накопитель энергии подключен ко второму выводу блока коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, отличающееся тем, что в него введен многоканальный преобразователь напряжения, в состав которого входят индуктивный накопитель энергии и многоканальный выпрямитель с последовательным соединением выпрямительных каналов, накопительный конденсатор подключен параллельно выходам многоканального выпрямителя, а индуктивный накопитель энергии выполнен в виде силового трансформатора с первичной обмоткой и несколькими вторичными обмотками, выводы каждой из которых подключены ко входам соответствующего выпрямительного канала, при этом в блок управления введены компаратор и триггер, выход которого является выходом блока управления, а первый и второй входы соединены, соответственно, с выходами компаратора и контроллера, второй же выход датчика тока подключен к первому входу компаратора, второй вход которого выполнен с возможностью подачи на него опорного напряжения.1. A defibrillation pulse energy storage device comprising a storage capacitor, a power supply unit including a power source, to the first output of which a generated energy control unit, an inductive energy storage device, a switching unit, a current sensor, the first output of which is connected to the second output of the power source, is connected and the second - to the first output of the switching unit, as well as a control unit including a controller connected to the generated energy control unit, while the inductive energy storage and connected to the second output of the switching unit, the control input of which is connected to the output of the control unit, characterized in that it includes a multi-channel voltage converter, which includes an inductive energy storage device and a multi-channel rectifier with a series connection of rectifier channels, the storage capacitor is connected in parallel with the multi-channel outputs rectifier, and inductive energy storage made in the form of a power transformer with a primary winding and several secondary windings, the conclusions of each of which are connected to the inputs of the corresponding rectifier channel, while a comparator and a trigger are inserted into the control unit, the output of which is the output of the control unit, and the first and second inputs are connected, respectively, with the outputs of the comparator and controller, the second output of the current sensor connected to the first input of the comparator, the second input of which is configured to supply reference voltage to it. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый выпрямительный канал многоканального выпрямителя содержит выходной диод и параллельно соединенные фильтрующий конденсатор и балластное сопротивление, первый вывод выходного диода подключен к первому выводу фильтрующего конденсатора и служит первым выходом данного выпрямительного канала, а второй вывод выходного диода является первым входом этого выпрямительного канала, при этом вторая точка соединения фильтрующего конденсатора и балластного сопротивления является вторым входом и вторым выходом данного выпрямительного канала, который используется для подключения соседнего выпрямительного канала либо вывода накопительного конденсатора.2. The device according to claim 1, characterized in that each rectifier channel of a multi-channel rectifier contains an output diode and a filter capacitor and a ballast connected in parallel, the first output of the output diode is connected to the first output of the filter capacitor and serves as the first output of this rectifier channel, and the second output the output diode is the first input of this rectifying channel, while the second connection point of the filtering capacitor and ballast resistance is the second input to orym output of the rectifying channel, which is used to connect the adjacent rectifying channel or output storage capacitor.

Images