除颤放电变压器及快速心电采集方法
阅读说明：本技术 除颤放电变压器及快速心电采集方法 (Defibrillation discharge transformer and rapid electrocardiogram acquisition method ) 是由 李萍 单纯玉 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及除颤放电变压器及快速心电采集方法,本发明除颤放电变压器采用高频电子变压器并设置在放电开关和患者之间,其由磁芯、骨架、原线圈和副线圈构成,放电电路发生短路故障时,放电继续增长,所述磁芯立即饱和,将能量阻挡在所述除颤放电变压器前端,进而保护了患者的安全。本发明放电变压器可将除颤电容器与患者隔离、设备采用较低的储能电压,提高设备的安全性,适合各类体外除颤器,如除颤监护仪,AED等,利用自身的除颤信号控制心电采集系统,使之免受除颤脉冲的干扰,消除基线漂移,实现除颤后快速采集心电信号,判断除颤效果,利用自身的除颤信号关闭采集系统的方法也适合其他信号的采集。(The invention relates to the technical field of medical instruments, in particular to a defibrillation discharge transformer and a rapid electrocardiogram acquisition method. The discharge transformer can isolate the defibrillation capacitor from a patient, the equipment adopts lower energy storage voltage, the safety of the equipment is improved, the discharge transformer is suitable for various external defibrillators, such as a defibrillation monitor, an AED (automatic guided Equipment) and the like, an electrocardio acquisition system is controlled by using a defibrillation signal of the discharge transformer, so that the electrocardio acquisition system is prevented from being interfered by defibrillation pulse, baseline drift is eliminated, an electrocardio signal is rapidly acquired after defibrillation, the defibrillation effect is judged, and the method of closing the acquisition system by using the defibrillation signal of the discharge transformer is also suitable for acquiring other signals.)
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及除颤放电变压器及快速心电采集方法。
背景技术
除颤是治疗室颤等心律失常的有效手段。国际复苏指南中指出，早期电除颤是目前唯一能够进行有效的终止室颤的方法。电除颤能够产生适当的瞬时高压脉冲作用于心脏从而消除室颤，使心脏恢复正常窦性心律。为了瞬时输出高压脉冲，传统的方法是先将电能存储在电容器中，然后利用放电开关向患者直接放电。由于储存能量可达400J，电压到达2000V，颤电流峰值20A以上，放电功率大于40kW。正常除颤放电时间在10ms左右，一旦放电开关发生短路故障，放电过程就失去控制，储存电容器所有能量会全部加在患者身上，过高的能量会造成患者心肌细胞的伤害，甚至危及患者生命安全。
放电除颤时，向患者胸部施加大电流高压电脉冲，以致电极上出现瞬变电位。此电位比平时的生物电信号的电位高几个数量级。由于输入端较大幅度脉冲或阶跃信号，使生物电放大器饱和所致，导致心电图迹线突然偏移。放大器耦合电容上积聚电荷。在脉冲过后的有限时间内，放大器一直处于饱和状态，然后，以放大器的低转角频率所决定的时间常数，慢慢地漂回到原基线。
在用除颤器治疗心脏骤停患者时，时间至关重要，因为患者在心脏骤停后存活下来的机会会随着时间的推移而急剧下降。AED需要通过算法分析患者心电图并进行充电，这通常需要一段时间。快速心电采集是提高除颤治疗成功的一个重要因素。
除颤放电变压器是新型除颤器的核心部件，肩负着能量传送、电压提升、阻抗匹配、电气隔离、安全保护几大功能。由于传统除颤器中没有放电变压器，储能电容器为高压储能电容器并且与患者通过放电开关直接相连接，如果放电开关发生短路故障，电容器中的能量将全部释放给患者，这不但到不到预期的治疗效果，甚至危及患者的生命。由于其高风险的存在，除颤器被列为第三类医疗器械进行管理。
在专利号为CN201510674169的发明专利中，记载了一种用于体外除颤器的放电保护电路及体外除颤器，用于体外除颤器的放电保护电路及体外除颤器，提高体外除颤器的工作可靠性。
在专利号为CN201720926606的实用新型专利中，记载了一种高压电容充电及放电装置，用于实现高压电容的快速充电，并按照设定的时序利用全桥IGBT电路实现放电。
在专利号为CN202010941353的发明专利中，记载了一种除颤放电装置及除颤方法，通过在除颤放电装置中设置一隔离模块，将除颤放电装置的高压工作电路(充电模块、储能模块、放电模块等)和低压工作电路(控制模块)隔离开来。
在专利号为CN201810865883的发明专利中，记载了一种可精确控制导通过程的除颤器桥式放电电路，用于控制导通过程的除颤器桥式放电电路，能够实现在目标负载上精确可控的双相指数截尾波的发放。
在专利号为CN201520805996的实用新型专利中，记载了一种用于体外除颤器的变压器及体外除颤器，用于提升体外除颤器中变压器的电绝缘性能，提高体外除颤器的安全可靠性。
但是对于如何提高设备的安全性，更好的适合各类体外除颤器，如除颤监护仪，AED等。实现除颤后快速采集心电信号，判断除颤效果，及如何适合其他信号的采集等缺少技术性解决方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种除颤放电变压器及快速心电采集方法，旨在提高设备的安全性，更好的适合各类体外除颤器，如除颤监护仪，AED等。实现除颤后快速采集心电信号，判断除颤效果，及更好的适合其他信号的采集。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明公开了一种除颤放电变压器，所述除颤放电变压器采用高频电子变压器并设置在放电开关和患者之间，其由磁芯、骨架、原线圈和副线圈构成，放电电路发生短路故障时，放电继续增长，所述磁芯立即饱和，将能量阻挡在所述除颤放电变压器前端。
更进一步的，所述原线圈匝数为1-12匝，其中每匝的电压为32V-38V；所述副线圈匝数为75-85匝。
更进一步的，所述原线圈匝数小于6匝时，所述原线圈采用铜带绕制；其中每条铜带等效于多条铜线并联，所述副线圈采用三重绝缘线绕制。
更进一步的，所述原线圈匝数大于6匝时，所述原线圈和副线圈均采三重绝缘线绕制。
更进一步的，所述原线圈为铜带式原线圈时，利用绝缘胶带包裹，其铜带厚度为0.3-0.5mm。
更进一步的，所述铜带两侧留有用于连接线路板的一体化焊脚，使得内层原线圈靠近磁芯。
更进一步的，所述原线圈和副线圈采用三重绝缘线绕制时，最内层为原线圈，中间层为副线圈，最外层是原线圈；内层的原线圈与外层的原线圈并联，且内层原线圈靠近磁芯。
更进一步的，所述除颤放电变压器层间设有一层绝缘胶带。
第二方面，本发明公开了一种快速心电采集方法，所述采集方法执行时使用第一方面所述的除颤放电变压器，包括以下步骤：
S1使用储能电容器在除颤前完成电能储存，通过放电开关将除颤电容器中的直流电压转成高频交流电压，并施加在除颤放电变压器的原线圈上；
S2在除颤放电变压器的副线圈上产生高压电施加在患者身上，形成除颤电流，并使用心电采集系统采集患者的心电信号；
S3通过放电信号控制放电开关的工作，除颤放电时放电开关高频切换，放电停止时放电开关断开；
S4通过放电信号控制除颤放电时心电采集系统关闭，将放电干扰信号屏蔽掉，同时将心电采集系统中的高通滤波电容器悬空，使之上的电荷保持在放电前的水平；
S5放电停止，心电采集系统开启，恢复高通滤波电容器的连接状态，进而消除基线漂移，实现快速采集心电信号的目的。
更进一步的，所述方法在放电开关和患者之间添除颤放电变压器，放电电路发生短路故障时，放电继续增长，除颤变压器的磁心立即饱和，失去能量传递的作用，将能量阻挡在除颤变压器前端，进而保护了患者的安全。
本发明的有益效果为：
本发明放电变压器可将除颤电容器与患者隔离、设备采用较低的储能电压，提高设备的安全性。
本发明适合各类体外除颤器，如除颤监护仪，AED等。
本发明利用自身的除颤信号控制心电采集系统，使之免受除颤脉冲的干扰，消除基线漂移，实现除颤后快速采集心电信号，判断除颤效果。
本发明利用自身的除颤信号关闭采集系统的方法也适合其他信号的采集，如经胸阻抗的采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例之除颤放电变压器结构图；
图2是本发明实施例之铜带式原线圈的平面图；
图3是本发明实施例之一种快速心电采集方法原理步骤图；
图4是本发明实施例之一种快速采集心电信号方案的控制原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开如图1所示的一种除颤放电变压器，所述除颤放电变压器采用高频电子变压器并设置在放电开关和患者之间，其由磁芯、骨架、原线圈1和副线圈2构成，放电电路发生短路故障时，放电继续增长，所述磁芯立即饱和，将能量阻挡在所述除颤放电变压器前端，从而保护了患者的安全。
本实施例放电变压器的升压作用，也不需要高压储能电容器。变压器的隔离作用、较低的储能电压，使设备的安全性进一步提高。
本实施例中，根据储能电容上的电压，原线圈1采用1-12匝，使每匝电压在35V左右。副线圈2匝数在80匝左右；原线圈1匝数较少时，采用铜带绕制；每条铜带等效于n条铜线并联。副线圈2采用三重绝缘线绕制。原线圈1匝数较多时，原、副线圈都采三重绝缘线。
本实施例中，原线圈1和副线圈2采用三重绝缘线绕制法。最内层是原线圈1，中间层是副线圈2，最外层是原线圈1；内层的原线圈1与外层的原线圈1并联，内层原线圈1尽量靠近磁芯。
本实施例中，变压器层间可加一层绝缘胶带。采用三重绝缘线，变压器可不必浸油漆。
本实施例中，如图2所示，为铜带式原线圈的平面图；其中铜带厚度为0.3-0.5mm。铜带两侧留有焊脚3，用于连接线路板。采用一体化焊脚变压器内无焊点，使内层原线圈1尽量靠近磁芯。铜带原线圈1利用绝缘胶带包裹，以免绕制过程中短路。
实施例2
本实施例公开如图3所示的一种快速心电采集方法，包括以下步骤：
S1使用储能电容器在除颤前完成电能储存，通过放电开关将除颤电容器中的直流电压转成高频交流电压，并施加在除颤放电变压器的原线圈上；
S2在除颤放电变压器的副线圈上产生高压电施加在患者身上，形成除颤电流，并使用心电采集系统采集患者的心电信号；
S3通过放电信号控制放电开关的工作，除颤放电时放电开关高频切换，放电停止时放电开关断开；
S4通过放电信号控制除颤放电时心电采集系统关闭，将放电干扰信号屏蔽掉，同时将心电采集系统中的高通滤波电容器悬空，使之上的电荷保持在放电前的水平；
S5放电停止，心电采集系统开启，恢复高通滤波电容器的连接状态，进而消除基线漂移，实现快速采集心电信号的目的。
本实施例在放电开关和患者之间添除颤放电变压器，放电电路发生短路故障时，放电继续增长，除颤变压器的磁心立即饱和，失去能量传递的作用，将能量阻挡在除颤变压器前端，进而保护了患者的安全。
实施例3
如图4所示，本实施例公开的一种快速采集心电信号方案，储能电容器用于储存电能，除颤前电能储存完毕。因此储能电容器内部有电荷，两端有电压。
本实施例放电开关工作频率在100-300kHz，将除颤电容器中的直流电压转成高频交流电压，并施加在放电变压器的原线圈上。放电变压器的副线圈上产生高压电施加在患者身上，形成除颤电流。
本实施例心电采集系统负责采集患者的心电信号，除颤前，用于判断是否是可除颤，除颤后判断本次除颤是否成功。
本实施例放电信号用于控制放电开关的工作，除颤放电时放电开关高频切换。放电停止时放电开关断开。
本实施例放电信号也控制心电采集系统，除颤放电时心电采集系统关闭，将放电干扰信号屏蔽掉，同时将心电采集系统中的高通滤波电容器悬空，使之上的电荷保持在放电前的水平。放电停止时，心电采集系统开启，同时恢复高通滤波电容器的连接状态。从而消除基线漂移，实现快速采集心电信号的目的。
本实施例在放电开关和患者之间添加一放电变压器，放电电路发生短路故障时，放电继续增长，变压器的磁心立即饱和，失去能量传递的作用，将能量阻挡在变压器前端，从而保护了患者的安全。此外放电变压器的升压作用，也不需要高压储能电容器。变压器的隔离作用、较低的储能电压，使设备的安全性进一步提高。
综上，本发明放电变压器可将除颤电容器与患者隔离、设备采用较低的储能电压，提高设备的安全性。
本发明适合各类体外除颤器，如除颤监护仪，AED等。
本发明利用自身的除颤信号控制心电采集系统，使之免受除颤脉冲的干扰，消除基线漂移，实现除颤后快速采集心电信号，判断除颤效果。
本发明利用自身的除颤信号关闭采集系统的方法也适合其他信号的采集，如经胸阻抗的采集。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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