一种除颤脉冲能量溯源系统的制作方法

1.本实用新型涉及除颤设备技术领域，具体涉及一种除颤脉冲能量溯源系统。


背景技术：

2.除颤器作为一种心脏急救设备，广泛的应用于各个医院的icu、急诊科、手术室、复苏室等科室，是科室中用于抢救和治疗心律失常最有效的医疗抢救设备。传统除颤器基本都是构建阻尼振荡放电电路来进行电击除颤，在除颤瞬间释放高能量的脉冲电流，对人体进行电击治疗，随着这些除颤设备的广泛应用，除颤放电能量的准确性直接关系到广大患者和公众的人身安全，因此每台除颤设备都需要对其放电能量进行测试，以确保除颤设备的放电能量准确可靠。
3.目前国内尚无对应的检定规程和高压脉冲能量溯源系统对除颤设备进行检测，致使该类设备长期处于质量失控状态，使用单位仅能借助生产厂家所提供的仪器自检功能来判断仪器是否正常工作，缺少客观评价仪器技术性能的标准。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种除颤脉冲能量溯源系统,具备高精度释放除颤脉冲能量的能力，且可进行单相波和双相波两种不同除颤脉冲的释放。
5.本实用新型采用下述的技术方案：
6.一种除颤脉冲能量溯源系统，包括除颤标准脉冲能量源，脉冲能量测量系统和控制器；
7.所述除颤标准脉冲能量源包括放电控制电路，由高压模块、igbt充电控制电路、储能电容形成的闭环控制电路，所述igbt充电控制电路根据所需的除颤能量值控制储能电容的充电电压；
8.所述放电控制电路包括信号控制电路和igbt放电波形控制模块；
9.所述脉冲能量测量系统包括人体模拟负载电阻rl，用于测量人体模拟负载电阻rl电压和电流的高压分压器、电流传感器，采集记录电压、电流值的数据采集卡，采集记录的电压、电流值通过控制器计算得到除颤能量值。
10.优选的，所述igbt充电控制电路包括igbt驱动隔离模块和igbt开关，所述igbt驱动隔离模块的输出、输入端连接igbt开关。
11.优选的，所述igbt驱动隔离模块的型号为2sc0535t2a1
‑
33igbt，所述igbt 开关的型号为mbm200h45e2
‑
h。
12.优选的，所述igbt放电波形控制模块包括构成h桥电路的4个igbt开关， h桥电路产生单相、双相除颤波形。
13.优选的，所述信号控制电路为隔离式双通道栅极驱动器，型号为ucc21530q 驱动器组成的驱动电路。
14.优选的，所述高压模块型号为4c24
‑
p250。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型运用四组ibgt开关组成全h桥电路，根据控制器发出控制信号，从而选择相应的单相或双相除颤波形进行输出；
17.2、本实用新型同步测量模拟负载两端的电压信号和流过的电流信号，根据电压和电流值计算瞬时功率，对整个放电过程的功率进行积分得到精确的放电能量值；
18.3、本实用新型在除颤放电过程中，由脉冲能量测量系统对于放电能量进行监控，并对放电电路提供反馈信号以控制输出能量，电容多余能量可通过igbt 开关对地输出，以保证系统的平稳运行。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
20.图1为本实用新型除颤标准脉冲能量源结构示意图；
21.图2为本实用新型igbt“h”桥式电路结构示意图；
22.图3为本实用新型igbt驱动隔离模块结构示意图；
23.图4为本实用新型放电控制电路结构示意图；
24.图5为本实用新型脉冲能量测量系统结构示意图；
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
28.如图1至图5所示，一种除颤脉冲能量溯源系统，包括除颤标准脉冲能量源，脉冲能量测量系统和控制器；
29.所述除颤标准脉冲能量源包括放电控制电路，由高压模块、igbt充电控制电路、储能电容形成的充电回路，所述igbt充电控制电路根据所需的除颤能量值控制储能电容的充电电压；
30.储能电容电压与igbt(绝缘栅双极型晶体管)开关形成闭环控制，充电时，采用电容电压法根据电容储能公式
[0031][0032]
计算设置对应的电压值，当储能电容电压达到该电压值时，关闭igbt开关完成充电。
[0033]
所述储能电容的电容为200uf。
[0034]
所述高压模块的型号为4c24
‑
p250,最大输出为4000v，功率250w，最大输出电流62a。
[0035]
所述igbt充电控制电路包括igbt驱动隔离模块和igbt开关，所述igbt 驱动隔离模块的输出、输入端连接igbt开关。
[0036]
所述igbt驱动隔离模块的型号为2sc0535t2a1
‑
33igbt，耐压值为3300v，其嵌入式并联功能覆盖更高的额定功率同时也可以很容易地支持隔离要求。同时其集成了完整的双通道驱动核心和驱动所需的所有组件，包括隔离的dc/dc 转换器、短路保护以及电源电压监测等。
[0037]
所述igbt开关的型号为mbm200h45e2
‑
h，耐压值为4500v。
[0038]
所述放电控制电路包括信号控制电路和igbt放电波形控制模块；
[0039]
所述igbt放电波形控制模块包括由igbt
①
，igbt
②
，igbt
③
，igbt
④
开关组成的igbt“h”桥式电路，所述igbt
①
，igbt
②
，igbt
③
，igbt
④
的型号为 ixyx40n450hv，耐压值为4500v，输出电流40a；
[0040]
在放电的过程中不改变流过负载电阻rl的电流方向从而产生单相波，放电回路从节点a到igbt
①
再经过人体模拟电阻rl，之后经过igbt
④
最后到达节点b。其实现过程为，信号控制电路通过驱动h桥的igbt
①
、igbt
④
导通，igbt
ꢀ②
、igbt
③
截止，从而在人体模拟电阻rl上产生设计所需的单相波；
[0041]
在双相波产生的工作过程中，电路中的脉冲电流方向由开始的正向在一定时间后转变为反向，正向电流回路为：节点a、igbt
①
、人体模拟电阻rl的c 端、人体模拟人体模拟电阻rl的d端、igbt
④
、节点b；反向电流回路为：节点a、igbt
③
、人体模拟电阻rl的d端、人体模拟电阻rl的c端、igbt
②
、节点b。因此，在精确的控制下，开关组igbt
①
，igbt
②
，igbt
③
，igbt
④
对应地截止或者导通，可以改变流过人体模拟电阻的电流方向，从而形成设计所需的双相除颤放电波形。
[0042]
所述信号控制电路为隔离式双通道栅极驱动器，型号为ucc21530q驱动器组成的驱动电路，所示放电控制电路如图4所示。
[0043]
所述脉冲能量测量系统包括人体模拟负载电阻rl，用于测量人体模拟负载电阻rl电压和电流的高压分压器、电流传感器，采集记录电压、电流值的数据采集卡，采集记录的电压、电流值通过控制器计算得到除颤能量值。
[0044]
所述高压分压器为宽频脉冲分压器，其型号为dp03
‑
1k
‑
lvc
‑
50，带宽为 75mhz，峰值为12kv，直流精度0.1％；
[0045]
所述电流传感器为零磁通检测电流传感器，型号为it 60
‑
sultrastab。
[0046]
所述控制器为32位控制器，其型号为stm32f407，其引脚pe10、pe14分别连接2个ucc21530q驱动器的ina端，pe12、pe8分别连接2个ucc21530q驱动器的inb端。所述控制器控制与igbt驱动隔离模块，数据采集卡的连接方式均为现有技术，不在赘述。
[0047][0048][0049]
表1除颤器单相波能量校准数据表
[0050]
如表1所示，将除颤能量标准源分别释放单相波能量大约5j、50j、100j、 200j、300j和400j进行测试，这些能量值满足医学常用除颤单相波释放能量的数值。随着除颤能量标准源放电能量的增长，实际测量的误差值也随之上涨，根据误差值和实际值的比值求得除颤能量标准源释放能量的误差，均小于2％。
[0051][0052]
表2除颤器双相波能量校准数据表
[0053]
如表2所示，随着除颤能量标准源放电能量的增长，实际测量的误差值也随之上涨，且相较于单相波而言，同样能量值下，双向波误差更大。根据误差值和实际值的比值求得除颤能量标准源释放能量的误差，均小于2％。
[0054]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。