技术领域
[0001] 本公开涉及医疗器械，以及更具体地涉及一种快速充电除颤器。
背景技术
[0002] 体外除颤器需要高度的便携性，使得其能够被快速地携带到患有心脏骤停的患者以递送挽救生命的电击。除颤器通常在电池电源上操作。为了递送电击，除颤器将电容器充电到高
电压，通常超过2000伏特。由于在电池的放电速率的限制，其需要5至8秒或更多以对电容器进行充电。在心脏骤停之后，生存的机会每分钟下降10％至15％，并且可以需要若干次电击来使患者恢复。
[0003] 电池的放电速率被
指定为容量的分数。由此，设计用于2200毫安-小时容量和一次最大放电速率容量(1C)的标准
锂离子电池单元能够供应2.2安培的峰值放电
电流。容量优化的锂离子电池短时期能够处理2C或3C的峰值电流。然而，为了安全，最大电流输出通常被限制为1C或1.5C。
发明内容
[0004] 根据本原理，除颤器包括第一电池，其被配置为将放电速率提供到适合于生成除颤器电击的电容器。电源具有比第一电池更大的容量。功率控
制模块被耦合到所述第一电池和所述电源，并且被配置为选择性地启用在所述第一电池与所述电源之间以及从所述第一电池和所述电源中的每个到所述电容器的连接，以减少充电时间。
[0005] 另一除颤器包括第一电池，其被配置为将放电速率提供到适合于生成除颤器电击的电容器。第二电池具有比第一电池更大的容量。功率
控制模块被耦合在所述第一电池与所述第二电池之间，并且被配置为选择性地启用在所述第一电池与所述第二电池之间以及从所述第一电池和所述第二电池中的每个到所述电容器的连接，以减少充电时间并且增加在放电之后的恢复速率。递送
电路被耦合到功率控制模块和电容器，并且被配置为启用电容器到电击递送设备的放电，针对所述电容器的状态，所述递送电路向所述功率控制模块提供反馈。
[0006] 一种用于对除颤器充电的方法包括：提供第一电池，其被配置为将放电速率提供到适合于生成除颤器电击的电容器，电源具有比第一电池更大的容量，以及功率控制模块被耦合到所述第一电池和所述电源，并且被配置为选择性地启用在所述第一电池与所述电源之间以及从所述第一电池和所述电源中的每个的连接；并且根据所述功率控制模块对所述电容器充电，所述功率控制模块根据来自所述第一电池和所述电源中的至少一个的反馈来选择性地启用所述连接，以减少所述电容器的充电时间。
[0007] 通过结合
附图阅读的图示性
实施例的以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0008] 参考以下附图，在优选实施例的以下描述中将详细介绍本公开，其中：
[0009] 图1是示出了根据一个实施例的双源除颤器的方框/
流程图；
[0010] 图2是示出了根据一个实施例的用于所述双源除颤器的功率控制电路或模块的方框/流程图；以及
[0011] 图3是示出了根据图示性实施例的用于对除颤器充电的方法的流程图。
具体实施方式
[0012] 根据本原理，高放电速率电池技术被用于将除颤器充电时间减少8倍或更多倍。这导致能够在少于一秒中对其电容器进行充电的除颤器。由于高放电速率电池具有更低的整体充电容量，该高放电速率电池能够用标准放电速率电池补充以为除颤器提供长的电池操作时间。
[0013] 高放电速率电池实现极其快的电容器充电时间。具有高放电速率电池与高容量
电池组合的除颤器的若干范例性实施例。对于院前使用，高放电速率电池能够被用于对电容器充电，而具有高容量单元的第二电池被用于对其他操作供电并且提供更长的运行时间。对于所需要的运行时间更短的医院使用，高放电速率电池能够被用于操作设备和对电容器充电两者。高放电速率电池被用于对除颤器供电，而非高容量电池，以显著地减少对除颤器电容器充电所需要的时间，使得能够将电击更迅速地递送给患者。电池容量随放电速率变化；因此，高放电速率电池具有比标准放电速率电池更低的容量。为了补偿高放电速率电池的减少的容量，当不对电容器充电时，具有高容量的第二电池能够被用于提供延长的运行时间。
[0014] 通过参考的方式，优化容量具有4
串联/3并联布置的标准2200毫安培小时的锂离子电池的12个电池组能够安全地在几秒内以大约11安培的最大电流进行放电。该功率足以对于200J电击在大约4秒中或对于360J电击在大约7秒中对除颤器电容器充电。这种类型的电池组将提供约6.6安培小时容量。
[0015] 优化功率的锂离子单元能够递送30C到40C的脉冲电流。由此，甚至优化放电速率的具有仅仅4个串联锂离子单元的小得多的电池组能够以大约40安培的最大电流进行放电。该功率足以对于200J电击在大约一秒中对除颤器电容器进行充电。缺点是这种类型的电池组将仅仅提供约1.6安培小时容量。本原理解决了这些问题。
[0016] 也应当理解，将在医疗器械方面描述本发明；然而，本发明的教导要宽泛得多，并且适用于需要短的持续时间吸取较高电流的任何电池操作设备。在一些实施例中，本原理被用于在医院或救护车、在家、公共场所等中使用的除颤器。在附图中描绘的元件可以被实施为
硬件和
软件的多个组合中，并且提供可以在单个元件或多个元件中进行组合的功能。
[0017] 通过使用专用硬件以及能够与适当软件联合执行软件的硬件，能够提供在附图中示出的各个元件的功能。当由处理器或
控制器提供所述各个元件时，由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个个体处理器(其中一些能够被共享)能够提供所述功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为仅仅涉及能够执行软件的硬件，并且能够隐含地包括而不限于：数字
信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读
存储器(“ROM”)、
随机存取存储器(“RAM”)、
非易失性存储器等。
[0018] 此外，本文列举的本发明的原理、方面和实施例，以及其具体范例的全部叙述旨在涵盖其结构和功能等价方案。额外地，旨在这样的等价方案包括当前已知的等价方案以及在未来开发的等价方案(即，无论结构如何，执行相同功能的所开发的任何元件)两者。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文介绍的方
框图表示和/或实现本发明的原理的图示性系统部件电路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图等表示多个过程，可以在计算机可读存储介质中充分地表示所述多个过程，并且因此不论是否明确示出这样的计算机或处理器，都由计算机或处理器进行执行所述多个过程。
[0019] 而且，本发明的实施例能够采取或包括从计算机可用存储介质或计算机可读存储介质可
访问的
计算机程序产品，所述计算机可用存储介质或计算机可读存储介质提供由计算机或任何指令执行系统使用的或与其结合使用的程序代码。为了该描述的目的，计算机可用存储介质或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、通信、传播或输送用于由指令执行系统、装置、或设备使用的或与其结合使用的程序的任何装置。所述介质能够是
电子、
磁性、光学、电磁、红外或
半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机
软盘、随机存取存储器(RAM)、
只读存储器(ROM)、硬磁盘以及光盘。光盘的当前范例包括压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-RAV)、蓝光TM以及DVD。
[0020] 现在参考附图，其中，同样的数字表示相同或类似的元件，并且首先参考图1，方框/流程图示出了根据一个实施例的除颤器10。除颤器10包括高放电速率电池12和高容量电源16。通过除颤器功率控制电路14确定和控制类型的选择和
能源(12、16)的使用。
治疗递送电路20控制
能量的量和被递送至电击递送设备24的脉冲的形状，其可以包括
衬垫或极板。治疗递送电路20提供通向治疗电容器22的
接口，以使其能够充电和放电。除颤器10可以包括其他电子设备或软件程序18。电子设备18可以包括其他特征，诸如时钟、
定时器、功率测量设备、灯、显示器等。
[0021] 当除颤器10需要递送电击时，治疗递送电路20通过路由来自高放电速率电池12的电流来对(一个或多个)治疗电容器22充电。当用户触发能量的释放时，存储在(一个或多个)治疗电容器22中的能量经由放置在患者胸部上的衬垫或极板24被放电。功率控制电路14路由来自可用电源、电池12和/或高容量电源16的功率。通过高放电速率电池12供应除颤器10的功率。该电池12通过第二电源16进行充电，其可以包括高容量电池(或AC或DC电池充电器)。
[0022] 高放电速率电池12被用于给除颤器10供能以及对(一个或多个)电容器22充电。使用电池12的更高电流输出对(一个或多个)电容器22充电。从高容量电池16(或AC或DC充电器)也可以对(一个或多个)电容器22充电。
[0023] 参考图2，功率控制电路14可以包括控制软件或电路控制器30，所述电路控制器被配置为确定电池12和16中的每个的可用容量，并且根据电容器22的功率要求可以调节对电池终端的访问(图1)。电池或能源12、16也分别提供数据接口35、37，使得其电流充电
水平和其他状态能够由控制器30读取。电容器22和/或电池12、16向功率控制电路14提供反馈33以允许功率控制电路14来确定电容器22如何快地充电或放电，或确定电池12、16的容量以便日后使用。
[0024] 发送到控制电路或模块30的数据可以包括被配置为传送电源的电池的充电/状态的容量的数量/数量的数据位或其他信号。所述数据也可以包括来自电容器33的充电速率。输入或反馈信息可以被用于基于被存储在控制模块30中的查找表或其他数据结构来做出决策。所述数据可以被索引到数据结构以确定要被启用/禁用的连接或以其他方式控制在电源之间的功率分布。其他决策标准也可以被用于，包括但不限于，在给定条件下的编程动作、历史数据、
人工智能等。例如，基于在电池12、16中的充电速率或存储的能量，尤其在已经部署电击之后，控制器30选择是否从电池16对电池12再充电、从电池12直接对电容器再充电、从电池16直接对电容器再充电，或打开电池12和16两者以对电容器22再充电。当电源包括明显不同的放电速率时，两个电源的使用变得困难。充电调节器或其他电路可以被用于使适应所述信号。电池的可用电荷是更重要的标准。例如，如果高放电电池具有低电荷，其不能够对电容器进行完全充电。然后，将选择和采用其他电源。
[0025] 在一个实施例中，控制器30选择性地激活一个或多个
开关32、34和36以启用来自一个、另一个或两个电池12和16的功率输出38。在一个实施例中，电池16可以包括不同的DC源或甚至AC源。在另一实施例中，可以存在多于两个的电池，并且使用控制器30可以选择性地启用每个电池。
[0026] 在有用的实施例中，电池12和16可以包括以下中的一个或多个。标准锂离子电池单元(诸如CGR18650CG)具有2,200mAh的容量和1C的最大放电速率。通常，这些单元被串联配置以实现所需要的电压(例如，4S提供14.4V的额定电压)，以及并联配置以增加总放电电流(例如，3P提供3C最大放电速率)。12个单元(4S3P)电池组提供6.6安培小时的容量，2安培的最大放电(降低最大放电速率以提高可靠性)。高放电速率电池单元被设计用于需要更高的电流来驱动
电机的应用，诸如电动工具和远程控制模型
汽车和飞机。高放电速率锂离子电池(诸如APR18650M1)具有1,100mAh的容量。4单元(4S1P)电池组提供1.1安培小时的容量，并且能够可靠地提供30安培的放电。
[0027] 为了其预期使用，在图1中呈现的元件的不同组合能够被用于优化除颤器/监测器。范例性实施例可以包括以下。电池12可以包括单个四单元高放电速率电池(4S，1P)用于对电容器22充电，加上针对电池16的一个或多个八或十二单元高容量电池(4S和2P或3P)以对其他设备功能供能。八或十二单元高放电速率电池(4S和2P或3P)(电池12)可以被用于对所有设备功能和用于电源16的AC或DC电池充电器供电。单个四、八或十二单元高放电速率电池(4S和IP或2P或3P)(电池12)可以被用于对设备加上一个或多个十单元电池(5S、2P)(电池16)供电，以对高放电速率电池(12)充电。
[0028] 根据本原理，除颤器10用优化放电速率的仅仅四个串联锂离子单元提供30C到40C的脉冲电流，并且能够使用电池12以大约30安培的最大电流放电。通过除颤器10中的递送电路20或其他电路可以提供对脉冲的控制。该功率足以对于200J电击在大约一秒中对除颤器电容器充电。由于除颤器10包括第二电源16，所述第二电源16可以包括更高容量的电池。该电池16能够提供超过6.0安培小时的容量，并且足以对第一电池12和/或电容器22充电。
[0029] 参考图3，方框/流程图示出了根据本原理用于对除颤器充电的方法。在方框102中，双源除颤器被提供具有第一电池、电池和功率控制模块，所述第一电池被配置为提供放电速率到适合于生成除颤器电击的电容，所述电源具有比第一电池更大的容量，并且所述功率控制模块被耦合到所述第一电池和所述电源。所述功率控制模块被配置为选择性地启用在所述第一电池与所述电源之间以及从所述第一电池和所述电源中的每个到电容器的连接。在方框104中，电源可以包括第二电池、直流源或交流源，其被配置为根据功率控制模块对所述第一电池充电。
[0030] 在方框106中，根据功率控制模块对电容器充电，以减少电容器的充电时间和/或增加在电容器放电之后的恢复速率。在方框108中，选择性地启用或禁用在所述第一电池与所述电源之间以及在所述第一电池和所述电源中的每个到所述电容器之间的连接，以提高电容器的充电速率。在方框110中，在功率控制模块处接收来自电容器和/或电池的反馈以调整(例如，优化)能源(电池等)配置，以增加电容器的充电速率。在方框112中，由功率控制模块控制一个或多个额外的电池。优化决策可以由功率控制模块做出，或可以被预编程在存储器中以及根据当前条件做出。
[0031] 在方框114中，经由电击递送设备通过对电容器放电来递送电击。在方框116中，以大约每1-4秒的速率可以给予后续电击。
[0033] a)“包括”一词不排除在给定权利要求中列出的元件或动作之外的其他元件或动作的存在；
[0034] b)元件前的“一”或“一个”一词不排除多个这样的元件的存在；
[0035] c)在权利要求中的任何参考标记不限制其范围；
[0036] d)若干“器件”可以由相同项或硬件或实施结构或功能的软件来表示；以及[0037] e)并非旨在对动作的具体顺序做出要求，除非具体指示。
[0038] 已经描述了双电池快速充电除颤器的优选实施例(其旨在图示而非限制)，应当注意，按照以上教导，本领域技术人员能够做出
修改和变型。因此，应当理解，在本公开的具体实施例中可以做出改变，公开的所述改变在如权利要求书概括的在本文中公开的实施例的范围之内。因此，已经描述了由
专利法要求的详情和特征，在权利要求书中阐述了由专利证书权利要求和期望保护的内容。
