专利名称：在自动外部除颤器内进行自测试的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及在自动外部除颤器(AED)内进行自观赋的系统和方法。
技术背景每年只是在美国由于心搏骤停(SCA)就会导致约350,000人的死亡。在世 界范围内由于SCA的死亡相信至少是美国发生率的两倍。如果在SCA发作的 3-5併中内施放有效除颤，就可防止许多这种死亡。SCA是异常心率、脉搏缺失和没有呼吸的发作状态，导致意识丧失。如 果在几分钟内不恢复正常脉搏，典型会出现死亡。SCA更常见地由于心室纤颤 (VF)而导致，心室纤颤是导致心肌颤动不协调的无序心率。心肌收縮协调的缺 乏导致大脑和其它器官的血流供血不足。如果不终止这种无序心率，使心脏恢 复其自己的正常节率，就会通常导致死亡。快速除颤是恢复正常心率并防止SCA后由于心室纤颤导致的死亡的唯一 有效手段。对于在SCA发作后经过的每一^H中，死亡率通常增加10%。如果 心脏在1-2分钟内得到除颤生存率可以高达90%或更高。若延迟约7-10分钟， 则生存率下降到10%以下。因此，W的唯一有效解决方案是尽早的除颤。自动外部除颤敬AED)可提供早期除颤手段，但它们必须易于使用从而可 以由广泛的第一回应者操纵它们，它们必须是便携式的从而能够易于携带到 SCA患者身旁，并且应当易于维护以确保高可靠性。此外，AED必须是令人 买得起的，从而它们能够广泛SA^顿并当出现SCA事件时容易获得。AED需要便携式能源，从而设备能够快速投入使用以及时治疗SCA患者。
通常，患者可能位于远处或难于到达的位置，这使得体积紧凑的便携式AED 对于警察、医疗急救服务部门(EMS)、搜救队和其它救援或急救服务部门是最有用的。AED必须在较长的时间段内保持在备用状态并且当被调用时仍能施放完 全能量以电击。大多数当前的AED设计成能够在两年的时段内保持备用状态 并且仍旧保持能够施放所需要电击的能量。在该备用时段内，设备必须运行自 测试以确定设备的准备状态。这些测试必须以高效方式运行以避免在该备用时 段期间耗尽电池。许多当前的AED基于预定的测试程序运行自动自测试，不考虑先前的设 备4顿情况、日期、预编程信息、操作特性和先前事件。因此，需要一种新颖的、改进的在AED内进行自测试的系统和方法。 发明内容本发明是一种进行AED内自测试的系统和方法。根据本发明的一个方面，AED进行自测试以确保正常的功能和设备备用 性。状态指示器用于向用户告知设备的备用性。根据本发明的另一方面，AED包含进行自测试的控制器系统。根据本发明的另一方面，控制器系统包含微处理器、存储器、模数转换器 (ADC)和进行自测试的其它电路。根据本发明的另一方面，状态指示器向用户提供听觉和/或视觉信号，且 该信号的性质取决于所进行特定自测试的结果。根据本发明的另一方面，状态指示器包括红色和绿色LED、蜂鸣器、LCD 显示器和扬声器。根据本发明的另一方面，AED采用LCD显示器、语音播放电路、音^^夂 大器和扬声器作为自观H式状态指示器并在设备操作的不同模式期间将事件告知 用户。根据本发明的另一方面，AED包含电池、高压电容器、为电容器充电的 电路和在治疗脉冲施放期间释放双相波形的电路。根据本发明的另一方面，AED包含一组从除颤器直接施加到病人上的垫 片(即，电銜。这些垫片包括附着到病人皮肤上并为病人胸部提供良好电连接 性的导电水 劍狡。
根据本发明的另一方面，控制器系统包含闪存、RAM和EEPROM存储器。根据本发明的另一方面，电池和垫片的有效期被编程到存储器内。在自测 试期间用被编程的有效期来核查当前日肌除颤器状态指示器通知用户电池和/ 或垫片何时皿有效期。根据本发明的另一方面，除颤器具有用于记录自测试信息和结果以及记录 关于设备在抢救期间的信息的可移动闪存卡。根据本发明的另一方面，除颤器具有功率控制电路，该功率控制电路响应 信号输入进行设备的开启和关闭。根据本发明的另一方面，除颤器具有实时时钟，该实时时钟具有能够使功 率控制电路开启的中断。根据本发明的另一方面，除颤器系统具有限制向病人释放峰值电流的过载 保持电路。根据本发明的另一方面，除颤器包含在抢救期间记录音频的电路。 根据本发明的另一方面，除颤器包含系统监视电路，该系统监视电路在微 处理器崩溃事件发生时使控制器系统复位。根据本发明的另一方面，除颤器包含、温度测量电路。 根据本发明的另一方面，除颤器包含用于控制除颤器的按钮。在本发明的一个形式中，提供一禾中除颤器系统，其包括存储电荷的电容器；为电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释放双相波形的放电电路；用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并被设置成接收操作者 指令和向操作者提供系统f言息；和用于对系统进行测试的基于微处理器的自观赋控制器。 在本发明的另一形式中，提供一种除颤器系统，其包括 电池；存储电荷的电容器；从电池向电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释放双相波形的放电电路； 用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并被设置成接收操作者 指令和向操作者提供系统信息；禾口用于对系统进行测试的基于微处理器的自观赋控制器。在本发明的另一形式中，提供一种操作除颤器系统的方法，其包括提供一种除颤器系统，该系统包括存储电荷的电容器；为电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释放双相波形的放电电路；用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并被设置成接收操作者 指令和向操作者提供系统信息；和用于对系统进行测试的基于微处理器的自观赋控制器；以及 以备用模式操作该系统，从而控制器在备用模式期间对该系统进行测试。
M下面与附图一起考虑的本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些 和其它目的和特点将得到全面的公开或清楚再现，附图中相同的标号表示相同 的部分，且其中图1是除颤器和附着到病人身上的电极的示意图；图2是除颤器部件的框亂图3是示出除颤器自测i錄和错误代码实例的表格；图4是示出除颤器自测试进度的实例的表格；图5歸出除颤糊牛自观赋系统实施例的流程图；图6歸出基于除颤器l顿的知识的有剝牛自观赋子系统实例的流程图；图7是基于除颤器的先前事件的有条件自测试子系统实施例流程图；图8是基于除颤器的预编程设备配置的有条件自测试子系统实例的流程图。
具体实施方式
本发明包括进行AED中自测试的系统和方法。如图1所示，病人通过一对直接附着到病人胸部的皮肤上的电极连接到 AED。除颤器禾,电极向病人提供除颤电击，此时脉冲电流流过病人的心脏。 AED还利用电极首先从病人感测ECG信号，从而确定病人心脏的状銜即，是
否可电击)。电极包含导电7j^搬，期每垫片固定至擴人皮肤上瓶供良好的导 电性。电极的终端连接一连接器，其通常在垫片已施加到病人身上之后连接到除颤器。在本发明的优选实施例中，电极被密封在位于AED的盖内的托盘中。电 极在使用后被丢弃并且更换托盘。在本发明的一个方面，电极具有2年的保质 期并且在该期限之后必须更换。现在参见图2，其示出AED部件的框图。AED包含自测试控制系统，该 系统包括但不限于微处理戮微控制器)、可编程逻辑设錄LD)、存储器和模数 转换飄ADC)。在本发明的一个优选实施例中，微处理器执行命令以(i)采样 数据；(u)将数据存储到存储器；禾Q(iii)处理数据以进行自测试。在优选实施例 中，可编程逻辑设备(PLD)控制到模数转换戮ADC)的接口并将采样数据存储 到本地存储器缓冲器。然后，可编程逻辑设對PLD)通^^接在微处理器和PLD 之间的数据总线中断微处理器以对包含在缓冲器中的数据进行采样。微处理器 还可直接连接至模数转换mADC讲利用内部定时或者中断用于釆样频率。此外，微处理器可以是微控制器并在一个单个芯片上具有存储器、模数转 换徵ADC)和其它外围设备。模数转换戮ADC)连接至用于观糧病人心电图(ECG)、病人胸廓阻抗、AED ^it、 AED电容器充电电路和下面讨论的其它电路的电路。在本发明的优选实施例中，除颤器包含可移动闪存卡。除颤器利用闪存卡 存储病人数据。这种数据的实例包括但不限于ECG数据，自测试结果、环境 数据、设备JOT数据、诊断信息和下面讨论的其它相关数据。在本发明的优选实施例中，闪存卡是多媒体卡。在其它的优选实施例中， 闪存卡可以是小型闪存、同步数字或类似闪存卡类型。AED还可包含用于生成除颤电击的常规电部件，包括但不限于电池组、 电容器充电电路、高压电容器和H-桥电路。电池组通过电压分压器连接到模数转换^(ADC)。因此，可在自测试期间 测试电池电压。除颤器还可包含LCD屏幕、语音合成器禾,于在设备^^期间对抢救者 发出指令的扬声器。语音合成器和扬声器还能够产生音调。这些部件还可用于 状态指示器系统。LCD屏幕和音调用于通知用户自观赋结果、所采取的潜在用 户行动和关键性自测试失败时的错误代码。潜在用户行动的实例是在试图对病 AiS行除颤之前更换没电的电池。用户行动的另一个实例是在将设备恢复成使 用之前更换过期垫片。在本发明的i雄实施例中，状态指示器系统还包括蜂鸣器、绿色LED和 红色LED。除颤器还包含多个用户控制按钮。这些按钮包括但不限于电源按钮、电击 按钮和一个或多个专用按钮。本发明的优选实施例包括手动控制除颤器的按钮。除颤器还包含用于记录抢救者的声音和其他声音事件的音频记录电路。音 频记录电路包含小型麦克风和用于压縮和缓冲音频数据的数字记录集成电路 (IC)。控制器系统从记录IC的缓冲器中读取数据并将该数据存储到可移动闪存 卡上。在自测试期间，除颤器核查模拟电路、部#(例如，电池)、外围设飄例如， 垫片)、存储器和其它相关设备或电路。在本发明的优选实施例中，自测试电路系统包括控制器，例如，在芯片上 具有许多外围设备的微控制器。因此，控制器能够进行自测试。如本领域技术 人员可意识到的，该设备在全部存储设對例如，闪存ROM， RAM, EEPROM 和外部闪存)上釆用工业标准技术，如循环冗余校验(CRC)。除颤器包含系统监视器，其使处于微处理器崩溃事件中的系统复位。在本 发明的优选实施例中，监视器是必须定期复位的"看门狗定时器"类型的电路。 如果电路不复位，其将开始向微处理器发送非可屏蔽中断(NM)。如果提供中 糊艮务，系统可恢复并继续正常操作。如果未提供中柳艮务，则监视电路认为 系统是不稳定的，并产生系统复位，其导致除颤器重新启动并运行上电自测试。在本发明的优选实施例中，除颤器包含有模数转换默ADC)，其具有由自 测试控制器测试的内部和外部参考电压。在本发明的优选实施例中，自测试控制器ffl31启动电容器的充电循环来测 试电容器充电电路。自测试控制器监视充电速度并在电容器充电期间施加限 度。电容器被充电至测试水平。如果充电电路未以正确速度充电，或不能达到 正常的充电水平，则测试失败。在本发明的优选实施例中，电容器在测试期间被充电至50V。当测试完成
时，电容器上的电荷基本泄斷即安全放电)。如本领域所公知的，检测除颤器内的低电池容量是重要的。这是因为AED 可保持备用状态几年时间，禾口/或已事前JOT过，无论哪种情况都会导劍氐电池 电量，这可能禁止正常的电容器充电。在本发明的优选实施例中，电池组由若 干二氧化锂锰电池单元组成。如本领域技术人员可意识到的，在不施加负载的 情况下，或者换句话说，当从电池汲取较大电流量时，如1安培或更多，纟,隹 确定这些电池类型的剩余电池容量。因此，前述充电电路测试还产生关于剩余 电池电量的信息。在本发明的4腿实施例中，自观赋控制器采用算法来确定何 时电池组处于低电量。在本发明的优选实施例中，电池组具有印刷在电池标签上的"在之前更换" 日期。该日期实质上是与制造日期一起印刷在电池组上的有效期。该有效期还 可被编程到控制器的闪存内。在自观赋期间，用被编程的有效期核查包含在AED 的实时时钟内的当前日期。当电池过期时，除颤 态指示器通知用户。在本发明的优选实施例中，电极托盘具有印刷在在托盘标签上的"在之前 使用"日期。该日期实质上是与制造日期一起印刷在托盘上的有效期。该有效 期还可被编程到控制器的闪存内。在自测试期间，用被编程的有效期核查包含 在AED的实时时钟内的当前日期。当电极托盘过期时，除颤劉犬态指示器通 知用户。除颤器还包含测量内部设备温度的电路。在本发明的优选实施例中，温度 电路由负温度系数热敏电阻组成。自测试控制器将设备温变记入闪存卡。在本发明的优选实施例中，除颤器包含语音合成器IC，其被编程有引导 用户进行设备操作的信息。自测试控制器测试语音合成器IC的功能。在本发明的优选实施例中，除颤器包括能在救助期间记录抢救者的声音和 音频事件的音频记录电路。自测控制器测试音频记录电路的功能。在本发明的 一个方面，音频记^f寺性是设备的可选特性。自测试控制器具有配置菜单，其 允许启动或禁用可选音频记录特性的测试。自领赋控制器基于配置菜单有条件 地测试可选音频记录特性。除颤器还包含控制除颤器的按钮。在本发明的优选实施例中，这些按钮是 圆拱形按钮。自测试控制器测试开关的损坏或卡住。在本发明的4继实施例中，除颤器包含在放电期间检测过电流的电路。如
本领域技术人员所意识到的，在放电期间限制峰值电流以避免心肌损伤是很重 要的。在本发明另一方面，检测两个垫片之间的短路事件中的过电流以避免损 坏除颤器的高压电路是很重要的。在本发明的，实施例中，除颤器包含能够启动充电器和H-桥电路的次 级安全电路。自测试控制器测试该电路能否启动和禁用充电器和H-桥电路。在本发明的4雄实施例中，如果自测i敬没有失败的情况下完成，贝殿备通知用户(即，在LCD上)"自测i顿过"，并伴以扬声器上的单賴调。如果 自测i微测至幡误，则设备通知用户(即，在LCD上)"自测试失败XXXX"， 并伴以扬声器的三个音调。图3示出像XXXX错误代码这样的实例。AED典型以备用模式运行较长时间段。在该时段期间，设备必须运行自 测试以确定设备的备用性。在本发明的一个方面，除颤器每^it行自测试。可 选择地，除颤器可设置成基于其它时间间隔周期性地运行自测试，如每一周、 每两周等。在本发明的另一方面，每当用户对该设备加电(即，通过按下电源按钮)时， 除颤器运行上电自测试。在本发明的优选实施例中，实时时钟发出中断以向电源控制电路发出开启 该设备的信号。自测试控制器在配置闪存内包含可编程的自测试"唤醒"时间。 在本发明的优选实施例中，如果控制器使实时时钟内的当前时间与存储器内的 唤醒时间匹配，则除颤器有条件:tte行自领赋。换句话说，当当前时间(由实时 时钟指示)与唤醒时间(存储在存储器内)相匹配时，除颤器运行自测试。在本发 明的一个方面，如果当前时间与唤醒时间不匹配，则设备断电。在本发明另一 方面，如果当前时间与唤醒时间不匹配，则设备默认进行上电自测试。在本发 明的另一方面，如果实时时钟未指示在其初始状态登记中已经出现唤醒，贝U设 备默认进行上电自测试。在本发明的另一方面，除颤器将在没有操作者干预的情况以备用模式运行 两年，这相当于电池组和电极的备用寿命。虽然处于备用模式，设备必须以有效方式运行自测试，以避免过度消耗电 池从而使M截止日期之前呈现不可靠状态。在本发明的优选实施例中，控制 器利用先前的设备4顿知识、时刻、预编程信息、操作特性和先前事4特条件 地每天运纟于自测试。
在本发明的{纖实施例中，控制器利用进度表有^rf牛地每天运行自测试。 在本发明的另一个优选实施例中，该，表以四天为周期来运行，如图4所示。除颤器在不牺牲电池电量的情况下，使测试在该周期内的覆盖面最大化。在本发明的另一优选实施例中，当用户按下电源按钮时，控制器运行上电 自测试。在本发明的一个具体形式中，自测试控制器在上电自测试中有条件地 运行全部前述的自测试。图5示出一流程图，该流程图提供了除颤麟件自测试系统的实例。在本发明的该形式中，如果实时时钟内的当前时间与存储在存储器内的预编程的每 天唤醒时间匹配，贝鹏颤器仅运行每天测试。自观赋控制器基于设备4糊率有 斜牛地重新制订观赋的进度表。在本发明的j继实施例中，如果设备已事先使 用过，贝u自测试控制器首行制订电池电量和电容器充电电路测试的进度表。将 会意识到，在设备已事先使用的情况下，这种测试的重要性可变得更强烈。图6示出一流程图，该流程图提供基于先前除颤器使用知识的有条件的自 测试子系统的实施例。在本发明的一个优选实施例中，自测试控制器基于高压 电容器的充电水平有条件地运行自测试。图7示出一流程图，该流程图提供基于除颤器的先前事件的有条件的自测 试子系统的实例。在本发明的4腿实施例中，仅当设备先前没有自观赋失败时， 自测试有割牛地运行电池电量和电容器充电电路测试。这种操作模式可以是很 重要的，因为在电池的自测试已经失败之后运行这些测i划t对耗尽已有问题的 电池电量产生更大的影响。应当注意到， 一旦除颤器运行全上电，贝IJ清除每天 测试期间的标记设定。图8示出一流程图，该流程图提供基于除颤器的预编程配置的有条件的自 测试子系统的实例。在本发明的优选实施例中，如果设备按这對寺性进行设置， 则自测试控制器有劍牛地运动测试。在该方面，本领域技术人员将会意识到， 许多AED是以任选特性进行销售的以满足不同的市场需求；因而，图8所示 配置允许自测试按照特定一组产品特性进行配置。优选实施例的变型应当理解，在仍保持在本发明的原理和范围内的情况下，本领域技术人员 可对在此描述和示出以解释本发明本质的细节、材料、步骤和部件布置进行另 外的改变。
权利要求
1、一种除颤器系统，包括存储电荷的电容器；为电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释放双相波形的放电电路；用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并且被设置成接收操作者指令和向操作者提供系统信息；和用于对系统进行测试的基于微处理器的自测试控制器。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中用户界面控制装置包括来自由以下 元件组成的组中的至少一个元件LCD显示器； LED; 蜂鸣器； 语音播放电路； 音频放大器；和音频扬声器，用于在系统操作期间将事件通知操作者。
3、 根据权利要求1所述的系统，其中该系统还包括电池。
4、 根据权利要求3所述的系统，其中电池是电池组的一部分。
5、 根据权利要求1所述的系统，其中该系统还包括一对电极垫片。
6、 根据权利要求1所述的系统，其中该控制器基于先前的系统使用有条 件ite行测试。
7、 根据权利要求6所述的系统，其中先前的系统使用包括来自由以下事 件组成的组中的至少一个事件先前的电容器放电； 先前的电容器放电的数量； 自上一次电容器放电以来的时间间隔； 系统先前上电的次数；和 进行的先前自测试的次数。
8、 根据权利要求6所述的系统，其中控制器还基于来自由以下组成的组 中的至少一个有斜牛J4ii行测试 预编程系统参数； 系统配置；和先前事件。
9、 根据权利要求1所述的系统，其中控制器基于预编程系统参数有条件
10、 根据权利要求9所述的系统，其中预编程系统参数包括来自由以下参数组成的组中的至少一个参数 电压电平； 充电鹏；"在之前更换"的日期； "在之前i顿"的日期； 、皿极限。
11、 根据权利要求9所述的系统，其中控制器还基于来自由以下组成的组 中的至少一个有^(牛地运行测试先前的系统使用； 系统配置；和先前事件。
12、 根据权利要求1所述的系统，其中控制器基于系统配置有劍牛i&M行 测试。
13、 根据权利要求12所述的系统，其中系统配置包括来自由以下组成的组中的至少一个 语音合成器； 具备闪存卡； 手控M控制装置；和 音频记录电路。
14、 根据权利要求12所述的系统，其中控制器还基于来自由以下组成的 组中的至少一个有条件itit4f测试先前的系统使用； 预编程的系统参数；和先前事件。
15、 根据权利要求l所述的系统，其中控制器基于先前事件有斜牛i4ii行测试。
16、 根据权利要求15所述的系统，其中先前事件包括来自由以下组成的组中的至少一个系统保持在备用模式的时间长度；以前的测试结果；在放电期间过电流的发生；自以前自观赋以来的系统i細情况；禾口、〉曰,
17、 根据权利要求15所述的系统，其中控制器还基于来自由以下组成的 组中的至少一个有劍牛:t^i行测试先前的系统使用； 预编程的系统参数；和 系统配置。
18、 一种除颤器系统，包括 电池；存储电荷的电容器；从电池向电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释放双相波形的放电电路；用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并且被设置成接收操作 者指令和向操作者提供系统信息；和用于对系乡縱行观赋的基于微处理器的自测试控制器。
19、 根据权利要求18所述的系统，其中控制器包括在没有向电池施加负 载的情况下确定电池电量的算法。
20、 根据权利要求18所述的系统，其中控制器包括在向电池施加负载时 确定电池电量的算法。
21、 一种操作除颤器系统的方法，包括 提供一种除颤器系统，该系统包括 存储电荷的电容器； 为电容器充电的充电电路；使电容器放电并向病人释方顿相波形的放电电路；用户界面控制装置，其连接至充电电路和放电电路并且被设置成接收操作 者指令和向操作者提供系统信息；和用于对系统进行观赋的基于微处理器的自测试控制器；以及 以备用模式操作该系统，使得控制器在备用模式期间对该系统进行测试。 22、根据权利要求21所述的方法，其中控制蹄劍牛地测试系统。
全文摘要
一种具有确保设备备用性的智能自测试系统的自动外部除颤器。该自测试系统基于设备使用知识、时刻、预编程信息、操作特性和先前事件有条件地运行功能性测试。基于所进行自测试的结果对除颤器的状况进行视觉、听觉或二者的指示。
文档编号A61N1/39GK101119766SQ200580046801
公开日2008年2月6日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者K·鲍尔斯 申请人:捷通心脏系统公司