УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА Российский патент 2011 года по МПК H03K3/57 A61N1/39 

Описание патента на изобретение RU2421899C1

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях, для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи.

Дефибриллятор предназначен для купирования нарушений ритма сердца с помощью электрического импульса, а также для регистрации и индикации на мониторе биоэлектрических потенциалов сердца. Прибор может использоваться как для реанимационных мероприятий, так и при плановом восстановлении ритма.

Дефибриллятор обеспечивает:

- формирование биполярного терапевтически эффективного импульса минимального повреждающего воздействия;

- поддержку заданной формы импульса при различных сопротивлениях тела пациента (вес, объем грудной клетки и т.д.);

- снятие ЭКГ как с электродов для дефибрилляции, так и по отдельному каналу с электродов ЭКГ.

Известна схема, представленная в патенте США 6,097,982 (FIG.8 и FIG.9), в которой используется однополярный формирователь сигнала (FIG.8), составленный из последовательно соединенных силовых ячеек с накопителями электрической энергии (полярными электрическими конденсаторами), управляемыми ключами (тиристорными) и обратными диодами. Для получения биполярного сигнала выход однополярного формирователя сигнала подключен к мостовой переключающей схеме (FIG.9), в диагональ которой включается нагрузка. Каждое плечо моста состоит из последовательно включенных управляемых ключей (IGBT) с параллельно подключенными резисторами для выравнивания напряжений при разомкнутом состоянии ключей.

Недостатками этой схемы являются: необходимость использования большого количество силовых ключей, большая часть которых используется исключительно для переключения полярности, и необходимость применения цепей выравнивания напряжения на ключевых элементах разомкнутых плеч моста. Кроме того, в схеме применяются дискретные мощные высокоскоростные обратные диоды, повышающие стоимость изделия. Высоковольтная мостовая схема для переключения полярности требует включения в одном мосте нескольких последовательно соединенных электронных управляемых ключей, для выравнивания напряжений на которых при разомкнутом плече применяются резисторы, через которые должны протекать токи, значение которых должно быть существенно выше токов утечки электронных ключей.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство формирования биполярного сигнала, патент RU №2218659 С2, дата публикации 2003.07.27, содержащее последовательно соединенные ячейки для формирования сигнала, включающие в себя накопители электрической энергии и коммутирующие их электронные управляемые ключи. Ячейки для формирования сигнала выполнены в виде отдельных ячеек для формирования сигнала положительной полярности и отдельных ячеек для формирования сигнала отрицательной полярности. В каждую из ячеек обеих полярностей параллельно выводам соответствующей ячейки включен обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом. При этом обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом каждой ячейки для формирования сигнала положительной полярности подключен к схеме управления коммутацией отрицательной полярности с возможностью обеспечения его замыкания при отрицательной полярности формируемого сигнала, а обходной электронный управляемый ключ с обратным диодом каждой ячейки для формирования сигнала отрицательной полярности подключен к схеме управления коммутацией положительной полярности с возможностью обеспечения его замыкания при положительной полярности формируемого сигнала. Схема управления формированием сигнала положительной полярности управляет включением электронного управляемого ключа каждой ячейки для формирования сигнала положительной полярности, схема управления формированием сигнала отрицательной полярности управляет включением электронного управляемого ключа каждой ячейки для формирования сигнала отрицательной полярности. Напряжение на электронных ключах, управляющих переключением полярности, не превышает напряжения на накопителе энергии ячейки, и необходимость выравнивания напряжений отсутствует. Поскольку электронные ключи, управляющие переключением полярности, содержат интегрированные обратные диоды, отсутствует необходимость в применении дискретных обратных диодов.

Недостатками ближайшего аналога являются недостаточно удобные при компоновке изделия габаритные размеры и значительная масса устройства формирования биполярного сигнала.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактной электрической схемы устройства формирования биполярного сигнала с уменьшенными массогабаритными показателями.

Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении электрической схемы: на положительную и отрицательную фазы используется один накопитель электрической энергии.

Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве формирования биполярного сигнала, содержащем накопители электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами,

- для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности используется один накопитель электрической энергии,

- накопитель электрической энергии соединен с цепью последовательно соединенных ключей,

- каждый из последовательно соединенных ключей параллельно включен с резистором,

- схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала,

- цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса,

- при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности,

- при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности,

- сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала.

В устройстве формирования биполярного сигнала дефибриллятора новая совокупность элементов, а также наличие связей между ними позволяют по сравнению с ближайшим аналогом существенно упростить схему, обеспечив поддержку стандартной формы импульса при изменениях сопротивления и сохранив формирование биполярного терапевтически эффективного импульса минимального повреждающего воздействия.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображено устройство формирования биполярного сигнала;

на фиг.2 изображен путь тока при формировании сигнала положительной полярности, когда замкнуты первый и четвертый ключи коммутации накопителя энергии;

на фиг.3 изображен путь тока при формировании сигнала отрицательной полярности, когда замкнуты второй и третий ключи коммутации накопителя энергии.

Устройство формирования биполярного сигнала состоит из одного накопителя (1) (фиг.1) электрической энергии, коммутирующих ее последовательно соединенных электронных управляемых ключей (2, 3, 4, 5, 6), схемы управления (7) (фиг.1, 2) этими ключами. Каждый из электронных управляемых ключей (2, 3, 4, 5, 6) параллельно включен с резисторами (8, 9, 10, 11, 12) соответственно. Схема управления (7) электронными ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей (2, 3, 4, 5, 6) и цепью формирования биполярного сигнала. Цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех электронных ключей: первого (13) ключа, второго (14) ключа, третьего (15) ключа, четвертого (16) ключа, последовательно соединенных с накопителем (1) электрической энергии и цепью изменения формы импульса. Ключи (13, 14, 15, 16) параллельно соединены с нагрузочным резистором (17). Сигналы на управление каждым из электронных ключей (13, 14, 15, 16) поступают от схемы управления (18) для формирования биполярного сигнала.

Работает устройство следующим образом.

Накопитель (1) электрической энергии заряжается до необходимого напряжения, в зависимости от заданной энергии в Дж. После этого напряжение подается на электронные управляемые ключи (2, 3, 4, 5, 6) для изменения формы импульса. Схема изменения формы импульса (7, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12) предназначена для поддержания заданной формы импульса и энергии в Дж у пациентов с различным сопротивлением грудной клетки. Этот принцип реализуется с помощью изменения сопротивления в разрядной цепи посредством исключения из цепи шунтирующих резисторов 8, 9, 10, 11, 12. Затем напряжение подается на биполярный мост, который состоит из первого (13), второго (14), третьего (15) и четвертого (16) электронных ключей. Сначала формируется положительная фаза импульса (фиг.2): при замыкании первого (13) и четвертого (16) ключей ток через нагрузку (18 - тело пациента) протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности. Затем формируется отрицательная фаза импульса (фиг.3) на нагрузке (17): при замыкании второго (14) и третьего (15) ключей ток от второго (14) ключа через нагрузочный резистор (17) и ключ (15) протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности. Сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала 18.

Предлагаемое техническое решение позволяет оптимизировать электрическую схему для формирования биполярного терапевтически эффективного импульса и значительно уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость изделия.

В настоящее время изготовлены опытные образцы, которые успешно прошли испытания.

Похожие патенты RU2421899C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА 2001
  • Горбунов Б.Б.
  • Гусев А.Н.
  • Куриков С.Ф.
  • Селищев С.В.
  • Старшинов Н.Н.
  • Хлебников Ю.Б.
  • Черемных В.А.
RU2218659C2
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО И МНОГОФАЗНОГО СИГНАЛОВ 2007
  • Антропов Александр Михайлович
  • Горбунов Борис Борисович
  • Гусев Алексей Николаевич
  • Нестеренко Игорь Валерьевич
  • Селищев Сергей Васильевич
RU2345475C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА ДЕФИБРИЛЛЯЦИИ 2016
  • Горохов-Мирошников Евгений Эдуардович
RU2648868C2
ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛООКСИДНЫХ ВАРИСТОРОВ 2012
  • Горохов-Мирошников Евгений Эдуардович
  • Козидубов Евгений Николаевич
RU2497274C1
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОММУТАТОР С ДИНАМИЧЕСКИМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ЭНЕРГИИ 2012
  • Горохов-Мирошников Евгений Эдуардович
RU2510774C1
ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ЭНЕРГИИ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ 2009
  • Горохов-Мирошников Евгений Эдуардович
  • Козидубов Евгений Николаевич
RU2398347C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО И МНОГОФАЗНОГО ИМПУЛЬСОВ 2008
  • Антропов Александр Михайлович
  • Горбунов Борис Борисович
  • Гусев Алексей Николаевич
  • Мамекин Кирилл Андреевич
  • Нестеренко Игорь Валерьевич
  • Селищев Сергей Васильевич
RU2380125C1
ДЕФИБРИЛЛЯТОР 2016
  • Чаузов Александр Ростиславович
RU2645244C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПАЙКИ НАКОНЕЧНИКОВ РЕЛЬСОВЫХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ К РЕЛЬСУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Емельянов Евгений Николаевич
  • Чигрин Юрий Леонидович
  • Штанов Олег Викторович
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Паладин Николай Михайлович
  • Васин Валерий Викторович
  • Павлушко Григорий Дмитриевич
  • Купов Александр Викторович
  • Купова Анастасия Викторовна
RU2449867C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАРУЖНОЙ КАРДИОСТИМУЛЯЦИИ И ДВУХФАЗНОЙ ДЕФИБРИЛЛЯЦИИ 1999
  • Салливан Джозеф Л.
  • Нова Ричард К.
  • Борщова Лоренс А.
RU2223800C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 421 899 C1

Реферат патента 2011 года УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи. Устройство формирования биполярного сигнала содержит накопитель электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами. Для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности установлен один накопитель электрической энергии, который соединен с цепью последовательно соединенных ключей. Каждый из ключей параллельно включен с резистором. Схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала. Цепь формирования биполярного сигнала состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса таким образом, что при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности, и при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности. Сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала. Технический результат - упрощение и оптимизация электрической схемы. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 421 899 C1

Устройство формирования биполярного сигнала, содержащее накопители электрической энергии, коммутирующие ее электронные управляемые ключи и схему управления этими ключами, отличающееся тем, что для формирования сигнала положительной и отрицательной полярности используется один накопитель электрической энергии, который соединен с цепью последовательно соединенных ключей, каждый из которых параллельно включен с резистором, а схема управления ключами для изменения формы импульса управляет включением каждого из электронных ключей и цепью формирования биполярного сигнала, которая состоит из четырех ключей, последовательно соединенных с накопителем электрической энергии и цепью изменения формы импульса таким образом, что при замыкании первого и четвертого ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал положительной полярности, а при замыкании второго и третьего ключей ток через нагрузку протекает в направлении, формирующем сигнал отрицательной полярности, причем сигналы на управление электронными ключами поступают от схемы управления для формирования биполярного сигнала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2421899C1

СПОСОБ В.П. ШАБАЕВА-В.М. ИНЮШИНА ЭКСПРЕСС-ТОПИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ ИНФЕКЦИЙ 2001
  • Шабаев Валерий Павлович
  • Инюшин Виктор Михайлович
  • Шабаев Владимир Павлович
RU2211659C2
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО И МНОГОФАЗНОГО СИГНАЛОВ 2007
  • Антропов Александр Михайлович
  • Горбунов Борис Борисович
  • Гусев Алексей Николаевич
  • Нестеренко Игорь Валерьевич
  • Селищев Сергей Васильевич
RU2345475C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 2005
  • Новиков Олег Николаевич
RU2308125C1
WO 2006045311 А, 04.05.2006
US 6546287 A, 08.04.2003.

RU 2 421 899 C1

Авторы

Белянкин Евгений Павлович

Ощепков Евгений Олегович

Черемных Виктор Андреевич

Даты

2011-06-20Публикация

2010-03-09Подача