RU2365389C2 - Дефибриллятор с безопасным контуром разряда, содержащий мостовую электрическую схему н-образной формы - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области медицины, а именно к области срочной кардиологической реанимации. Сердечный дефибриллятор для лечения пациента в случае остановки сердечно-сосудистой деятельности посредством шокового удара, обеспечиваемого дозированным двухфазным электрическим разрядом высоковольтного конденсатора СНТ через мостовую электрическую схему H-образной формы, содержит коммутатор высокого напряжения A, B, C или D в каждой из своих ветвей. Согласно изобретению каждая из фаз противоположных полярностей двухфазного шокового удара управляется в два этапа по времени таким образом, что для каждой пары коммутаторов, относящихся к данной фазе, первый из коммутаторов пары переводится в проводящее состояние и остается проводящим в течение всей этой фазы, тогда как второй коммутатор этой пары замыкается с некоторой задержкой по отношению к первому коммутатору на протяжении некоторой управляемой длительности для установления в течение этой фазы электрического тока через тело пациента, причем вторая фаза обрабатывается таким же образом посредством другой пары коммутаторов. Изобретение обеспечивает широкое использование аппарата дефибрилляции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к области медицины и, более конкретно, к области срочной кардиологической реанимации в случае остановки деятельности сердечно-сосудистой системы пациента вследствие вентрикулярной (желудочковой) фибрилляции или вентрикулярной тахикардии, и объектом этого изобретения является внешний сердечный дефибриллятор.

Предшествующий уровень техники

Срочная сердечная дефибрилляция стала широко известна за последние годы и получила значительное распространение.

Сердечная дефибрилляция представляет собой единственное средство устранения сердечных приступов, возникающих вследствие вентрикулярной фибрилляции или вентрикулярной тахикардии, которые неизбежно приводят к летальному исходу в том случае, если их не ликвидировать при помощи шоковой дефибрилляции за время, не превышающее нескольких минут.

Первоначально, примерно еще десять лет назад, использование дефибрилляторов было ограничено и осуществлялось только врачами скорой помощи, поскольку только они были правомочны применять такую аппаратуру и только они располагали этой аппаратурой.

Поскольку такая ситуация была не вполне удовлетворительной с учетом того, что реально существует лишь небольшой шанс на то, что врач скорой помощи сможет оказаться на месте происшествия через достаточно короткое время, чтобы спасти пациента, прежде всего была принята установка на использование дефибрилляторов профессиональными спасателями, например, профессиональными пожарными, которых гораздо больше, чем врачей скорой помощи, и которые обеспечивают значительно более широкий охват населения, чем это могут сделать врачи скорой помощи. Аппараты, широко используемые в настоящее время этим персоналом, представляют собой дефибрилляторы так называемого полуавтоматического типа (DSA). Принцип действия аппарата этого типа состоит в том, что такой аппарат автоматически выявляет расстройство сердечного ритма, которое требует применения дефибрилляции, и выдает рекомендацию спасателю на использование шокового удара.

На последующем этапе дефибрилляторы полуавтоматического типа начали получать распространение среди все более широких слоев пользователей вплоть до обычных людей: при этом такие полуавтоматические аппараты DSА стали именовать аббревиатурой РАD (английский термин "Рubliс Ассеss Dеfibrillаtоr"), т.е. аппараты для дефибрилляции, которые могут быть использованы обычными людьми, получившими хотя бы минимальное образование в области спасения.

Упомянутые выше типы аппаратов, предназначенных для дефибрилляции, а именно, аппараты типа DSА или РАD, предполагают, разумеется, присутствие некоего третьего человека, находящегося в непосредственной близости от жертвы остановки сердечно-сосудистой деятельности и располагающего таким аппаратом.

Поскольку это условие оказывается неприемлемым в случаях, касающихся пациентов, подверженных приступам фибрилляции, которые могут произойти в любой момент, была предусмотрена имплантация пригодного для встраивания автоматического дефибриллятора, который обеспечивает формирование шокового удара в случае необходимости. Однако, поскольку имплантация такого аппарата представляет собой тяжелую и инвазивную операцию для больного, был разработан альтернативный аппарат, предназначенный для таких пациентов, подверженных возникновению повторяющихся приступов фибрилляции и находящихся, в случае необходимости, в ожидании имплантации встраиваемого дефибриллятора, который представляет собой внешний автоматический аппарат, носимый пациентом.

Такой аппарат описан, например, в патентном документе ЕР 1064963, в котором раскрыт аппарат, который пациент постоянно носит с собой и который непрерывно следит за сердечным ритмом этого человека, причем этот аппарат в случае возникновения у пациента вентрикулярной фибрилляции способен автоматически включить шоковую дефибрилляцию посредством электродов, наложенных на грудную клетку пациента.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание различных типов дефибрилляторов независимо от того, будут ли они внешними для использования третьими лицами, представляющими медицинские или спасательные службы, применяемыми в условиях больницы или вне ее, или они будут внешними и постоянно носимыми при себе пациентами, или они будут имплантируемыми, а также создание дефибрилляторов, обладающих функцией стимуляции сердечного ритма, которые часто классифицируют в категорию дефибрилляторов, являющихся уникальными.

Предлагаемое изобретение относится к сердечному дефибриллятору, предназначенному для лечения пациента в случае остановки сердечно-сосудистой деятельности вследствие возникшей вентрикулярной фибрилляции или вентрикулярной тахикардии посредством по меньшей мере одной двухфазной шоковой дефибрилляции, формируемой посредством волны с по меньшей мере двумя фазами противоположной полярности, т.е. шокового удара, полученного посредством мостовой электрической схемы Н-образной формы, содержащей две пары коммутаторов высокого напряжения, причем дефибриллятор характеризуется тем, что каждая из противоположных фаз двухфазной волны управляется в два этапа по времени таким образом, чтобы для каждой пары коммутаторов высокого напряжения, соответствующей данной фазе, один из коммутаторов этой пары в первый момент времени становился проводящим и оставался проводящим в течение всей фазы, а второй коммутатор высокого напряжения из этой пары, который включен последовательно в контуре, включающем пациента, замыкался, на втором этапе, чтобы обеспечить в течение второй фазы прохождения электрического тока через тело пациента.

Мостовая электрическая схема Н-образной формы имеет в своем составе четыре коммутатора А, В, С и D, причем шоковый удар может быть использован на нагрузке, являющейся внешней по отношению к данному аппарату, через мостовую электрическую схему Н-образной формы. Каждый из двух коммутаторов А и В подключен с одной стороны к высоковольтному электрическому конденсатору СНТ в точке Z, а, с другой стороны, соответственно, к точкам Х и Y, предназначенным для связи с нагрузкой, являющейся внешней по отношению к данному аппарату. При этом каждый из двух других коммутаторов С и D связан с одной стороны, соответственно, с точками Х и Y, предназначенными для соединения с внешней нагрузкой, с другой стороны с точкой W, соединенной с массой и имеющей более низкий электрический потенциал, чем точка Z. Пары коммутаторов А+В и В+С используются, соответственно, для осуществления первой и второй фаз каждого импульса дефибрилляции. Контур управления обеспечивает управление для каждой фазы функционирования одного из коммутаторов А или В таким образом, чтобы обеспечить их индивидуальную коммутацию на включение на протяжении соответствующей фазы двухфазной волны. Контур управления обеспечивает управление коммутаторами С и D, через которые происходит переключение из исходного разомкнутого состояния в замкнутое состояние, на протяжении которого продолжаются последовательные фазы двухфазной волны, но только после замыкания коммутатора А или В, соответственно.

Краткое описание чертежей

Предлагаемое изобретение будет лучше понято из приведенного ниже описания предпочтительных и не являющихся ограничительными примеров его реализации, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 изображает принципиальную схему электрического моста Н-образной формы, предназначенного для формирования двухфазного импульса дефибрилляции через тело пациента при помощи дефибриллятора, согласно изобретению;

фиг.2 изображает более подробную электрическую схему контура, использующего электрический мост Н-образной формы, предназначенный для формирования двухфазного импульса дефибрилляции через тело пациента при помощи дефибриллятора, согласно изобретению;

фиг.3 изображает временную диаграмму управления четырьмя коммутаторами мостовой электрической схемы Н-образной формы в том специфическом случае, когда обе подлежащие обеспечению фазы являются прерывистыми или дробными, согласно изобретению;

фиг.4 изображает электрическую схему примера реализации, в котором используется пятый коммутатор, представляющий собой транзистор типа IGВТ, функция которого состоит в том, чтобы прерывать высокое электрическое напряжение, поступающее на мостовую электрическую схему Н-образной формы, перед и после шокового удара, согласно изобретению;

фиг.5 изображает упрощенную электрическую схему, ограниченную лишь центральной частью, контура без уравновешивающих электрических сопротивлений, представляющую ветвь снижения электрических помех, возникающих от электрического заряда высоковольтного конденсатора, а также делительную мостовую схему, обеспечивающую возможность контроля транзисторов типа IGВТ, согласно изобретению;

фиг.6 изображает хронографическую диаграмму электрического тока, проходящего через тело пациента в процессе шокового удара дефибрилляции с прерывистыми импульсами, согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 показан высоковольтный электрический конденсатор СНТ, который питает электрическую мостовую схему Н-образной формы, образованную четырьмя коммутаторами А, В, С и D, которые могут управляться при помощи четырех линий управления соответственно. Высокое электрическое напряжение, поступающее от конденсатора СНТ, прикладывается к верхней точке Z мостовой электрической схемы Н-образной формы по отношению к массе, связанной с точкой W в нижней части этой мостовой схемы Н-образной формы. Промежуточная точка между коммутаторами А и С обозначена позицией Х, а промежуточная точка между коммутаторами В и D обозначена позицией Y. При этом точки Х и Y образуют диагональ мостовой электрической Н-образной формы, которая ориентирована в направлении тела пациента. В более подробной электрической схеме, показанной на фиг.2, приведенной в качестве примера, четыре коммутатора мостовой электрической схемы Н-образной формы, а именно, коммутаторы А, В, С и D, образованы четырьмя высоковольтными полупроводниковыми коммутационными компонентами с управлением или с включением при подаче внешнего сигнала, например, биполярными транзисторами с изолированным управляющим электродом, известными в технике под названием IGВТ, которое будет использоваться в последующем изложении.

Высоковольтные электрические сопротивления большой величины RА, RВ, RС и RD (например, 40 МОм) подключены параллельно между коллектором и эмиттером каждого транзистора IGВТ, соответственно А, В, С и D, чтобы иметь строго определенные электрические потенциалы между транзисторами IGВТ в разомкнутом состоянии. Это позволяет, с одной стороны, обеспечить более надежное и более устойчивое функционирование, а с другой стороны, измеряя электрические напряжения, возникающие в точках соединений, выявлять возможные отказы транзисторов IGВТ, в частности, возможное короткое замыкание.

Эти электрические сопротивления схематически представлены на фиг.4 не присоединенными к схеме, поскольку они являются факультативными элементами.

Было также рассмотрено использование электрического сопротивления утечки (внутреннее сопротивление в блокированном состоянии), собственного для каждого транзистора IGВТ, взамен сопротивлений RА, RВ, RС и RD, используемых для уравновешивания мостовой электрической схемы. При этом принцип функционирования остается тем же самым. Достаточно принять во внимание дисперсию значений электрических сопротивлений утечки транзисторов IGВТ в процессе измерений.

Этот вариант реализации представлен на фиг.5. Однако это сопротивление утечки достаточно трудно контролировать производителям полупроводниковых приборов и оно может изменяться в функции температуры и электрического напряжения, приложенного к транзистору.

По этим соображениям в схемах на фиг.4 и 5 была предусмотрена взамен электрических сопротивлений RА, RВ, RС и RD внешняя делительная мостовая схема RМ-RN, которая представляет собой другое предпочтительное техническое решение, позволяющее выявлять отказы транзисторов IGВТ.

В соответствии с предлагаемым изобретением процесс формирования двухфазного шокового удара может быть представлен следующим образом со ссылками на фиг.1. Команда, поступающая на управляющий вход коммутатора А, переводит его в состояние электрической проводимости. По истечении некоторого интервала времени, составляющего, например, порядка 0,5 мс, поступает команда на коммутатор D, который, в свою очередь, также становится проводящим. Электрический ток, поступающий от высоковольтного конденсатора СНТ, устанавливается через тело пациента и коммутаторы А и D в направлении массы на протяжении управляемого периода времени, составляющего, например, порядка 4 мс, что представляет собой первую фазу шокового удара. После того, как электрический ток прерывается коммутаторами А и D, начинается вторая фаза, так как коммутатор В переводится в проводящее состояние по соответствующей команде, поступающей на его управляющий вход. По аналогии с первой фазой коммутатор С приводится в действие с некоторой задержкой по отношению к коммутатору В. Т.е., например, через время порядка 0,5 мс после перевода в состояние проводимости коммутатора В, поступает команда на перевод в состояние проводимости коммутатора С, который становится проводящим. При этом электрический ток, поступающий от конденсатора СНТ, снова устанавливается через тело пациента при помощи коммутаторов В и С в направлении массы на протяжении управляемого периода времени, составляющего, например, порядка 4 мс, что представляет собой вторую фазу двухфазного шокового удара.

Все типы команд и модуляция команд для коммутаторов D и С возможны от полной и непрерывной проводимости вплоть до команды на усечение с изменением коэффициента формы, который позволяет дозировать приложенную энергию в соответствии с предварительно определенным законом, или с модуляцией импульса, или с любой другой формой модуляции.

Предпочтительный способ реализации этого процесса состоит в обеспечении прерывистости или дробности двух фаз на некоторой частоте, более высокой, чем частота упомянутых последовательных фаз, т.е. на частоте, составляющей, например 5 кГц. При этом процесс остается таким же, как и процесс, описанный в предшествующем изложении, за исключением того, что команды на перевод в состояние проводимости коммутаторов D (для первой фазы) и коммутатора С (для второй фазы) не являются непрерывными, т.е. не приложены на всем протяжении этих фаз, например, на высоком уровне, непрерывно, как в описанном выше примере, но представляют собой прерывистый или дробный сигнал, и даже сигнал, модулированный в диапазоне между высоким уровнем и 0 вольт. Этот способ функционирования, подобный предыдущему, но более общий, проиллюстрирован на фиг.3, где показана временная диаграмма сигналов управления для четырех коммутаторов:

- момент времени Т1 соответствует переводу в состояние проводимости коммутатора А;

- момент времени Т2 соответствует переводу в состояние проводимости коммутатора D импульсным образом;

- момент времени Т3 соответствует окончанию состояния проводимости коммутатора D;

- момент времени Т4 соответствует окончанию состояния проводимости коммутатора А;

- момент времени Т5 соответствует переводу в состояние проводимости коммутатора В;

- момент времени Т6 соответствует переводу в состояние проводимости коммутатора С импульсным образом;

- момент времени Т7 соответствует окончанию состояния проводимости коммутатора С;

- момент времени Т8 соответствует окончанию состояния проводимости коммутатора В.

Как можно видеть из поведения кривых (фиг.6), полученных на основе сигналов управления, аналогичных сигналам, описанным выше для фиг.3, обеспечиваемый таким образом шоковый удар для пациента представляет собой прерывистый или дробный двухфазный импульс.

Если команды на перевод в состояние проводимости коммутаторов С и D не были прерывистыми, а являлись непрерывными, полученный двухфазный импульс будет содержать положительную фазу и отрицательную фазу с плавным уменьшением амплитуды, что соответствует классическому двухфазному импульсу с экспоненциальным усечением и с плавным убыванием амплитуды для каждой из фаз.

Этот способ коммутации при помощи перевода в состояние проводимости в два этапа по времени устройств коммутации, таких, как транзисторы с изолированным управляющим электродом типа IGВТ (фиг.2) для каждой из двух фаз, обеспечивает превосходную надежность.

Транзистор, используемый для коммутации, функционирует главным образом в двух состояниях, т.е. либо в разомкнутом состоянии, либо в замкнутом состоянии. Переход из разомкнутого состояния в замкнутое состояние осуществляется при помощи электронного перехода, который обычно должен быть возможно более коротким, чтобы исключить повреждение транзистора.

Действительно, в разомкнутом состоянии никакой ток (за исключением токов утечки) не проходит через транзистор, но напряжение на его клеммах (точки Z и Х для транзистора А или точки Z и Y для транзистора В) является максимальным. В замкнутом состоянии ток, который проходит через транзистор, является максимальным, но напряжение на его клеммах является близким к нулю. При этом мощность и, соответственно, энергия, рассеиваемая транзистором, является относительно небольшой как в разомкнутом состоянии, так и в замкнутом состоянии.

На протяжении собственно фазы коммутации (переход из разомкнутого состояния в замкнутое состояние, или наоборот) транзистор проходит через некоторый промежуточный период, в ходе которого сила тока постепенно возрастает от нуля до максимального значения, тогда как напряжение переходит от своего максимального значения до практически нулевого значения. Другими словами, транзистор проходит через фазу, когда мощность и, соответственно, рассеиваемая энергия может быть весьма значительной. Если промежуточная фаза длится слишком продолжительное время, транзистор может быть разрушен вследствие его чрезмерного нагревания.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование и оптимальные показатели надежности и долговечности транзистора, необходимо ограничить мощность и, соответственно, энергию, рассеиваемую этим транзистором.

Такое ограничение рассеиваемой мощности может быть обеспечено различными способами.

Первый из этих способов состоит в минимизации продолжительности упомянутой выше промежуточной фазы. Второй способ состоит в коммутации транзистора в отсутствие электрического тока. В последнем случае продолжительность коммутации больше не является критическим параметром.

Использование гальванически изолированной команды для управления транзисторами А и В, в той мере, в какой она должна оставаться достаточно простой для минимизации количества компонентов и снижения электрического потребления контура, обычно не позволяет обеспечить быструю коммутацию транзисторов А или В.

Замыкание транзисторов А или В перед прохождением через них электрического тока, который циркулирует в них только при замыкании транзисторов D или С, позволяет исключить опасное рассеивание энергии в транзисторах А и В и обеспечить их надежное функционирование.

Этот способ коммутации и расположения позволяет, с другой стороны, не изолировать в обязательном порядке по высокому напряжению управляющий электрод транзисторов С и D типа IGВТ. Эти транзисторы управляются по отношению к массе, что позволяет легко коммутировать их либо непрерывно для обеспечения двух фаз, представляющих собой классические непрерывные усеченные экспоненциальные кривые, как в первом варианте реализации предлагаемого изобретения, либо в две фазы, прерывающиеся в соответствии с некоторым законом прерывания, коэффициентом формы или произвольной модуляцией импульса, как во втором варианте реализации предлагаемого изобретения, или в соответствии с любой другой формой модуляции.

Управление транзисторами С и D по отношению к массе позволяет также использовать достаточно простой контур управления, обеспечивающий быструю коммутацию, сопровождающуюся минимальным рассеянием энергии и превосходной надежностью для транзисторов, которые коммутируют сильные токи, в отличие от транзисторов А и В.

Этот тип схемы дефибрилляции с использованием транзисторов типа IGВТ обеспечивает безопасность пациента.

Действительно, в случае разрушения одного из транзисторов типа IGВТ электрический ток может достигнуть тела пациента перед нанесением шокового удара. Этот электрический ток может быть опасным.

Существующее состояние техники обеспечения достаточной безопасности по отношению к пациенту в том случае, когда используют схемы с полупроводниковыми приборами для формирования шоковой дефибрилляции через тело пациента, раскрыто, например, в патенте US 5824017. В этом патенте раскрыто использование мостовой электрической схемы Н-образной формы с полупроводниковыми приборами. Пациент отделен от мостовой электрической схемы Н-образной формы при помощи электромеханического реле с двумя контактами. Контакты реле постоянно находятся в разомкнутом состоянии и замыкаются только в тот точно определенный момент, когда шоковый удар должен быть произведен. Таким образом, имеется определенная гарантия, в соответствии с которой нет никакой опасности для пациента за пределами того момента, когда непосредственно применяется шоковый удар.

Однако, поскольку такое электромеханическое реле является относительно громоздким и потребляет значительный ток, заявитель попытался разработать достаточно надежные предохранительные устройства, предназначенные для того, чтобы иметь возможность исключить использование электромагнитных реле, являющихся менее надежными, чем предлагаемое техническое решение.

Таким образом, специфическими предпочтительными предохранительными устройствами, предусмотренными в рамках этого изобретения, являются следующие устройства.

Устройство содержит пятый транзистор типа IGВТ, обозначенный позицией Е и включенный последовательно между высоковольтным конденсатором СНТ и мостовой электрической схемой Н-образной формы (см. фиг.4). Пятый транзистор E типа IGВТ является непрерывно разомкнутым, пока не подается упомянутый шоковый удар, и является замкнутым только на протяжении этого электрического импульса. Таким образом, мостовая электрическая схема Н-образной формы является полностью отсеченной от конденсатора перед осуществлением шокового удара, что исключает всякую опасность возникновения электрического тока, проходящего через тело пациента, перед и после осуществления упомянутого шокового удара. Транзистор Е типа IGВТ снабжен также параллельным электрическим сопротивлением RS достаточно большой величины (например, 40 МОм), включенным между коллектором и эмиттером, чтобы пропустить небольшой ток, обеспечивающий возможность проверки нормального функционирования этой мостовой электрической схемы Н-образной формы.

Этот пятый транзистор Е типа IGВТ также управляется при помощи схемы, подающей на управляющий электрод транзистора Е через схему с гальванической изоляцией, причем эта схема запитывается при помощи плавающего средства питания, как это можно видеть на фиг.4.

Чтобы обеспечить возможность постоянного контроля того, что транзисторы типа IGВТ мостовой электрической схемы Н-образной формы находятся в удовлетворительном состоянии перед применением шокового удара, и выявлять любой отказ одного из этих транзисторов, например, короткое замыкание, в соответствии с предлагаемым изобретением предусмотрена предохранительная схема, которая обеспечивает измерение в любой момент времени электрического напряжения в точке Z между транзистором Е типа IGВТ и мостовой электрической схемой Н-образной формы. Электрическое напряжение должно иметь величину, находящуюся в строго определенных пределах. Величина электрического напряжения зависит от величины электрических сопротивлений ветвей упомянутой мостовой схемы в непроводящем состоянии и измеряется при помощи делительной мостовой схемы, представленной сопротивлениями RМ и RN в правой части фиг.5, определяющей между ними измерительный выход, обозначенный позицией СТRL. Величина электрического напряжения также зависит от величин электрических сопротивлений RА, RВ, RС и RD в том случае, когда эти сопротивления имеют величины, выбранные равными и достаточно высокими (например, 40 МОм), и подключены параллельно на каждом из пяти транзисторов типа IGВТ. Если по каким-либо причинам один из транзисторов типа IGВТ оказывается в состоянии короткого замыкания при том, что он должен быть разомкнут, это электрическое напряжение будет снижаться последовательным образом, что будет обнаружено данной системой, обеспечит отключение данного аппарата и воспрепятствует его дальнейшему использованию, чтобы исключить всякую опасность для пациента.

Другой способ, который может быть использован альтернативным образом, или дополнительно, состоит (если рассматривать пример реализации, представленный на фиг.2) в измерении и постоянном контроле, за пределами периода осуществления шокового удара, разности потенциалов между точками Х и Y диагонали электрической мостовой схемы Н-образной формы. Обычно эта разность потенциалов является практически нулевой вследствие симметрии схемы и возможного наличия одинаковых электрических сопротивлений большой величины, включенных параллельно транзисторам типа IGВТ. Если же, напротив, один из этих транзисторов IGВТ вдруг окажется, например, замкнутым накоротко, упомянутая мостовая схема будет существенно разбалансирована, что будет выражаться в значительной разности электрических напряжений между точками Х и Y. Это измерение может осуществляться либо путем дифференциального измерения непосредственно между точками Х и Y, либо путем введения между электрическими сопротивлениями RС и RD большой величины (например, 40 МОм) и массой дополнительных электрических сопротивлений существенно меньшей величины (например, 10 кОм) и создания таким образом двух делителей напряжения, выходы которых по отношению к массе будут свидетельствовать, в случае появления на них значительного напряжения, о неисправности одного из транзисторов типа IGВТ.

Способ реализации является предпочтительным в том, что касается транзисторов типа IGВТ, которые должны быть изолированы от массы (А, В и Е), поскольку их управление реализуется при помощи монтажа с гальванической изоляцией ISОGА при помощи различных средств, например, оптоэлектронных средств с фотоэлектрическим и фотогальваническим соединителем, с высокочастотным трансформатором, управляемым импульсами высокой частоты, или при помощи любого другого подходящего в данном случае и обеспечивающего изоляцию монтажа. Каждый из них представлен прямоугольником, обозначенным ISОGА.

Другой вариант реализации схемы проиллюстрирован на фиг.5. Он представляет дополнительную ветвь снижения электрических помех и возмущений, от заряда высоковольтного конденсатора СНТ. Эта ветвь проходит от точки Z до массы. Она содержит диод DР, сопротивление RР и транзистор F с изолированным управляющим электродом, например, транзистор типа IGВТ, который делается проводящим в процессе заряда высоковольтного конденсатора СНТ. Мостовая схема делителя напряжения, сформированная электрическим сопротивлением RS и этой ветвью, связанной с массой, позволяет, благодаря величине сопротивления RР (например, 5 кОм) существенно уменьшить амплитуду электрических помех в точке Z, возникающих от заряда конденсатора СНТ через умножитель напряжения. Помехи, поступающие на мостовую электрическую схему Н-образной формы, оказываются, таким образом, достаточно малыми.

Ветвь RР + DР выполняет также дополнительную функцию. Она позволяет, по соображениям безопасности, обеспечить разряжение высоковольтного конденсатора СНТ, одновременно делая проводящими транзисторы Е и F.

Функция диода DР состоит в поддержании линии Z на низком, но не нулевом, уровне электрического потенциала, чтобы уменьшить токи утечки в транзисторах типа IGВТ, обеспечивая при этом возможность надлежащего функционирования усилителя ЕСG и измерение полного электрического сопротивления тела пациента, как показано на фиг.5 прямоугольником [Аmрli.ЕСG + mеsurе Z].

Это позволяет обеспечить меньшие величины для возможных утечек в направлении тела пациента.

Claims (13)

1. Сердечный дефибриллятор для лечения пациента в случае остановки у него сердечно-сосудистой деятельности вследствие возникшей вентрикулярной фибрилляции или вентрикулярной тахикардии посредством по меньшей мере одной двухфазной шоковой дефибрилляции, обеспечиваемой электрическим импульсом дефибрилляции, формирующим двухфазную волну, имеющую по меньшей мере одну первую фазу и одну вторую фазу противоположных полярностей, при этом дефибриллятор содержит высоковольтный конденсатор, разрядный ток которого предназначен для генерирования шокового удара, получаемого при разряде высоковольтного конденсатора от верхней точки Z мостовой схемы, и мостовую H-образную электрическую схему, содержащую четыре коммутатора A, B, C, D, обеспечивающих приложение шокового удара к внешней по отношению к аппарату нагрузке через мостовую H-образную электрическую схему, при этом каждый из двух коммутаторов A и B подключен с одной стороны к высоковольтному конденсатору в верхней точке Z мостовой схемы, а с другой стороны к точке X и Y диагонали мостовой схемы соответственно, предназначенной для присоединения к нагрузке, внешней по отношению к данному аппарату, и каждый из двух других коммутаторов C и D связан с одной стороны с точкой X и Y соответственно, предназначенной для присоединения к внешней нагрузке, а с другой стороны присоединен к точке W заземления, имеющей электрический потенциал более низкий, чем потенциал верхней точки Z, причем пары коммутаторов A+D и B+C используются соответственно для формирования первой и второй фазы каждого электрического импульса дефибрилляции, отличающийся тем, что содержит контур управления, обеспечивающий управление для каждой фазы одним из коммутаторов A или B таким образом, чтобы обеспечить его индивидуальное включение на протяжении соответствующей фазы двухфазной волны, и контур управления, обеспечивающий управление коммутаторами C и D и переключение коммутаторов из исходного разомкнутого состояния в замкнутое состояние в течение каждой из последовательных фаз двухфазной волны только после замыкания соответствующего коммутатора A или B, контур управления, обеспечивающий управление коммутаторами A и B, которые подключены к высоковольтному конденсатору и выполнены с возможностью их замкнутого состояния в течение всей длительности первой и второй фаз, и контур управления, обеспечивающий управлением вторым коммутатором из каждой пары коммутаторов, т.е. коммутатором D для первой фазы и коммутатором С для второй фазы, причем коммутаторы C и D выполнены с возможностью их замкнутого состояния в течение всей длительности первой и второй фаз, при этом второй коммутатор предназначен для последовательного связывания с нагрузкой, являющейся внешней по отношению к данному аппарату, после того как он разомкнут в течение заданного периода времени в начале соответствующей фазы, и переводится в замкнутое состояние по отношению к точке W заземления для последовательного замыкания и размыкания в течение всей оставшейся части этой же самой фазы для протекания прерывистого или дробного электрического тока через внешнюю нагрузку.

2. Сердечный дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что обе последовательные фазы с противоположными полярностями являются прерывистыми или дробными с частотой более высокой, чем частота следования последовательных фаз.

3. Дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что коммутаторы D и C управляются на первой и второй фазах при помощи прерывистого или дробного сигнала, в течение которых коммутаторы A и B соответственно замкнуты для соответствующих фаз, что обеспечивает генерирование импульса дефибрилляции прерывистого или дробного типа, образованного для каждой фазы последовательностью импульсов, разделенных паузами и имеющих произвольный коэффициент формы или произвольную модуляцию импульса.

4. Дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что пятый предохранительный коммутатор Е включен в линию связи, проходящую от высоковольтного конденсатора СНТ, для прерывания электрического напряжения, поступающего на мостовую H-образную электрическую схему перед и после осуществления шокового удара.

5. Дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что пять коммутаторов представляют собой транзисторы типа IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), причем каждый из этих транзисторов имеет электрическое сопротивление большой величины, включенное соответственно между его коллектором и его эмиттером.

6. Дефибриллятор по п.4, отличающийся тем, что содержит средство измерения или контроля электрического напряжения на уровне пятого предохранительного коммутатора Е в верхней точке Z, которая представляет собой верхнюю точку мостовой Н-образной электрической схемы, в процессе заряда конденсатора и перед подачей шокового удара, чтобы определить, не понижается ли это напряжение ниже определенной величины, что будет расцениваться как возможное наличие дефектного компонента среди коммутаторов мостовой Н-образной электрической схемы.

7. Дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что содержит средство детектирования для выявления возможного понижения напряжения в верхней точке Z путем измерения напряжения при помощи делительной мостовой схемы, т.е. напряжения между двумя включенными последовательно электрическими сопротивлениями, которые заземляют верхнюю точку Z.

8. Дефибриллятор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что каждый из трех коммутаторов А, В и Е, подключенных к источнику высокого напряжения, управляется на своем изолированном управляющем электроде посредством схемы с гальванической изоляцией.

9. Дефибриллятор по п.8, отличающийся тем, что схема управления с гальванической изоляцией представляет собой систему с оптическим соединителем, обеспечивающим электрическую изоляцию.

10. Дефибриллятор по п.8, отличающийся тем, что схема управления с гальванической изоляцией представляет собой систему с высокочастотным трансформатором, обеспечивающим электрическую изоляцию.

11. Дефибриллятор по п.1, отличающийся тем, что содержит между верхней точкой Z и точкой W заземления ветвь, которая содержит последовательно соединенные диод, резистор и транзистор с изолированным управляющим электродом, например, транзистор типа IGBT, который переходит в проводящее состояние в процессе заряда конденсатора, а мостовая схема делителя напряжения при помощи этой ветви между верхней точкой Z и точкой W заземления позволяет, благодаря величине электрических сопротивлений на клеммах коммутатора Е и резистора, существенно уменьшить амплитуду электрических помех в верхней точке Z, возникающих от заряда высоковольтного конденсатора через умножитель напряжения, причем указанная ветвь позволяет при переводе коммутаторов Е и F (транзисторов) в проводящее состояние обеспечить разряд конденсатора.

12. Дефибриллятор по п.11, отличающийся тем, что содержит диод для поддержания относительно низкого электрического потенциала в верхней точке Z.

13. Способ работы дефибриллятора, в частности дефибриллятора, заявленного по пп.1-12, включающий генерирование двухфазной волны дефибрилляции, содержащей две фазы противоположных полярностей, посредством высоковольтного конденсатора и мостовой Н-образной электрической схемы, содержащей четыре коммутатора высокого напряжения А, В, С, D по одному в каждой из вертикальных ветвей, отличающийся тем, что управляют каждой из фаз двухфазной волны дефибрилляции в два этапа по времени, для чего переводят в проводящее состояние один из коммутаторов в течение заданной фазы для каждой пары коммутаторов A-D и В-С, при этом другой коммутатор пары, который расположен последовательно в контуре, включающем нагрузку, являющуюся внешней по отношению к данному аппарату, замыкают после задержки по времени, чтобы управлять им по требованию в течение любой рассматриваемой фазы, при этом управление другим коммутатором осуществляют путем управления прерыванием в соответствии с заданным коэффициентом формы.

Images