基于ADI方案的心脏自动体外除颤器设计 - Defibrillator部分
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发表于 7/7/2011 10:46:55 AM
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(傅立叶)影视作品里总是能看到病人在垂危时刻,英俊的医生先生和漂亮的护士小姐就拿出两个电极放到病人的胸口,但通常可怜的病人一丝微颤后丝毫没有反应,但但是此时病人的男(女)朋友痛苦的拥抱着病人并大声哭喊然后病人苏醒并感谢爱情的伟大。
这个在病人危机时刻屡屡出现的就是心脏除颤器(Defibrillator),它以脉冲电流作用于心脏实施电击治疗,可以消除心律失常,恢复窦性心律。医生敢于用电极直接电刺激心脏要感激可怜的实验犬,1933年医生首先用交流电对狗实施了电除颤治疗并取得成功。随着电子技术的发展,以往只能在抢救室看到的心脏除颤器开始小型化,便携化,实用化和现代化,现在已经有了自动体外除颤器(automated external defibrillator:AED),AED有别于传统除颤器的是它可以经内置程序分析和确定发病者是否需要予以电除颤。除颤过程中,AED通常会有语音提示和屏幕显示,专业人员经过训练都可以操作设备,由此在首都机场、主要的体育场馆等关键场所都开始逐步配置AED。目前飞利浦等欧美厂商还是占据着除颤器市场的主要份额,据说深圳迈瑞是国内唯一的除颤监护仪生产厂家。
ADI公司最新推出的ADAS1000配合其DSP芯片以及其它外围信号链处理芯片可以提供一个完整的AED方案,下图是主要架构图:

这一部分我们首先来看蓝线的部分,也就是发挥除颤功能的电路。心脏除颤器主要由高压充电电路、高压放电部分和电源管理电路组成。其工作原理可用下图来概括。

其中电压变换器是将直流低压变换成脉冲高压,经高压整流后向储能电容C充电使电容上获得一定电能。除颤治疗时,首先高压继电器J动作,切断充电电路,接通放电电路,使电容C储存的电能经由电感L、导线、电极及人体构成的放电回路产生高压放电脉冲。储能电容C、电感L及人体构成RLC串联谐振衰减振荡电路,即阻尼振荡放电电路。放电时间一般为3-10ms,可以通过选取合适的L、C实现。
为保证除颤安全,防止操作者和患者意外电击危险,AED电路设计必须可靠,设置各类保护电路,如过压保护、超时放电等。同时,充放电过程对其它电路会造成很大的干扰,由此,AED电路设计时必须选用合适的器件并充分考虑3E(EMC/EMI/ESD)。(傅红雪)
