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CN116075336A - 电疗波形和脉冲生成以及递送系统和方法 - Google Patents

电疗波形和脉冲生成以及递送系统和方法 Download PDF

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CN116075336A
CN116075336A CN202180059493.4A CN202180059493A CN116075336A CN 116075336 A CN116075336 A CN 116075336A CN 202180059493 A CN202180059493 A CN 202180059493A CN 116075336 A CN116075336 A CN 116075336A
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CN
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battery
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control network
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CN202180059493.4A
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G·D·H·巴特勒
B·B·沃瑟曼
N·G·莱斯尼夫斯基拉斯
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Zoll Medical Corp
Original Assignee
Zoll Medical Corp
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Abstract

描述了电疗波形和脉冲生成及递送系统、方法和装置，诸如用于使用开环或闭环电流控制来生成除颤或起搏电疗波形并递送给患者等。示例系统包括电源、治疗电流控制网络和控制器。治疗电流控制网络可以包括至少一个电流控制开关和谐振槽。在利用可选的闭环电流控制向患者递送电疗波形期间，控制器可以将与提供给患者的确定或估计电流相关联的信号与同参考波形相关联的信号进行比较。至少部分地基于该比较，控制器可以调整治疗电流控制网络的至少一个电流控制开关的操作以调整向患者的电疗波形的递送从而与参考波形相对应。该系统可以利用软切换、宽带隙材料和双向电源中的一个或多于一个。

Description

电疗波形和脉冲生成以及递送系统和方法
背景技术
例如，关于与诸如人类心脏等的器官有关的处置，可以使用可包括向患者递送电能或电流的电疗。通常，人类心脏内的电化学活动导致器官的肌纤维以同步方式收缩和松弛。心脏的肌肉组织的该同步动作导致血液从心室有效泵送到整个身体(包括到重要器官)。某些状况可能会破坏心脏的这种正常电化学活动、同步动作和有效泵送。这些状况包括可导致心脏不规则或异常地搏动的心律失常。关于诸如心律失常等的状况，例如，包括除颤和起搏的电疗可以是有用的或挽救生命的。
特别地，最致命的心律失常其中之一是心室纤颤，在心室纤颤期间，心脏内的异常电活动导致各个肌纤维以不同步和混乱的方式收缩。作为这种失去同步的结果，心脏能迅速丧失其有效泵送血液的能力。
除颤是可用于处置包括心室纤颤的状况的一种电疗。除颤器可以产生供递送给患者的大电击，该大电击破坏与心室纤颤相关联的心脏的混乱电活动，从而可以允许心脏的电化学系统重新同步自身。一旦有组织的电活动恢复，通常跟随同步的肌肉收缩，这使得有效的心脏泵送恢复。
发明内容
一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：储能电容器，用于向患者提供电疗电流；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和至少一个电流控制开关，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述系统包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，其中所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。在一些示例中，所述多个开关包括至少一个H桥。在一些示例中，多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。在一些示例中，所述谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中，所感测到的至少一个电参数包括电流参数。在一些示例中，所感测到的至少一个电参数包括电压参数。在一些示例中，所述控制器包括至少一个处理器。在一些示例中，所述控制器是数字型。在一些示例中，所述控制器是模拟型。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括整流器，以及其中，所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
在一些示例中，所述系统包括电池和双向充电控制网络，其中：所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。在一些示例中，所述系统包括电池和双向充电控制网络，其中：所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接，以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接，其中：所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。在一些示例中，所述双向充电控制网络包括第二谐振电气电路。在一些示例中，所述第二谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中，所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。在一些示例中，所述系统包括至少一个极性控制开关，其中所述滤波器和所述至少一个极性控制开关经由第十三节点和第十四节点连接。在一些示例中，所述至少一个极性控制开关包括H桥。在一些示例中，所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述至少一个极性控制开关连接。
在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。在一些示例中，所述多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。在一些示例中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。在一些示例中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使所述切换损耗最小化。在一些示例中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以使所述切换损耗最小化并且减少电磁干扰即EMI。在一些示例中，所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括带隙在2eV和6eV之间的半导体材料。在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
在一些示例中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％、85％或90％。在一些示例中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15％、10％或5％。在一些示例中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的平均量与所述指定波形的能量的平均量相差不超过3％。在一些示例中，所述系统包括电气电路，所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。在一些示例中，所述至少一个传感器包括电流传感器和电压传感器。在一些示例中，所述指定波形是双相直线电流波形。在一些示例中，所述系统包括至少一个极性控制开关，其中所述至少一个极性控制开关用于控制在向患者递送所述双相直线电流波形时的电流流动的方向。在一些示例中，所述控制器被配置为接收用于指定所述指定波形的输入。在一些示例中，所述指定波形是电流波形。在一些示例中，所述控制器被配置为接受用于指定所述指定波形的数据。在一些示例中，所述控制器被配置为存储用于指定所述指定波形的数据。
在一些示例中，所述系统被配置为提供所述电疗波形向患者的递送的闭环控制。在一些示例中，所述系统被配置为监测并提供所述电疗波形向患者的递送的随时间经过的连续调整。在一些示例中，所述系统被配置为监测在向患者递送所述电疗波形期间随时间经过的患者的阻抗。
在一些示例中，所述谐振电气电路是双元件谐振槽。在一些示例中，所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。在一些示例中，所述电感器串联连接，并且所述电容器并联连接。在一些示例中，所述谐振电气电路是三元件谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是四元件谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是LCC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是CLL谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是LLC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路包括两个电感器和一个电容器。
在一些示例中，所述整流器包括切换网络，所述切换网络被配置为被控制以进行同步整流。在一些示例中，所述整流器包括二极管网络，所述二极管网络被配置为被控制以进行无源整流。在一些示例中，所述控制器包括现场可编程门阵列即FPGA。在一些示例中，所述控制器包括数字信号处理器即DSP。在一些示例中，所述控制器包括压控振荡器。在一些示例中，所述控制器包括开关定时锁存器。在一些示例中，所述控制器包括参考波形信号发生器。在一些示例中，所述控制器包括电流感测放大器。在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括零电流检测器。在一些示例中，所述零电流检测器用于增加向患者的所确定或估计的电流的准确度。在一些示例中，所述至少一个电流控制开关被配置为被操作以用于调整递送给患者的电疗电流的水平。
在一些示例中，所述谐振电气电路被配置用于储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。在一些示例中，所述整流器被配置用于将交流电流转换成直流电流。在一些示例中，所述滤波器被配置用于电信号频率滤波。在一些示例中，所述系统包括极性控制网络，其中所述极性控制网络被配置用于控制电流流动的方向。在一些示例中，所述指定波形是预定电流波形。在一些示例中，所述电疗波形是电疗电流波形。在一些示例中，所述电疗波形用于除颤。在一些示例中，所述电疗波形用于起搏。在一些示例中，所述系统包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。在一些示例中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。
在一些示例中，所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。在一些示例中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。在一些示例中，所述治疗电流控制网络的第一部分包括滤波器和至少一个极性控制开关。在一些示例中，所述至少一个极性控制开关包括H桥。在一些示例中，所述至少一个极性控制开关和所述患者负载经由第五节点和第六节点连接。在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括高压MOSFET开关。在一些示例中，所述驱动器电路被配置为共源共栅开关驱动器电路。
在一些示例中，所述系统包括：电池；以及双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。在一些示例中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
在一些示例中，所述系统包括：电池；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。在一些示例中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
在一些示例中，所述系统包括：电池；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。在一些示例中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。在一些示例中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。在一些示例中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。在一些示例中，所述多个驱动器电路串联连接。在一些示例中，所述至少一个患者继电器开关包括多个患者继电器开关。在一些示例中，所述患者继电器电路具有小于50uA、40uA或30uA的最大泄漏电流。
在一些示例中，所述系统包括：双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述系统包括：双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
一些示例中，所述系统包括：双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述系统包括至少一个患者继电器电路，所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET，所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。在一些示例中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。在一些示例中，所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET，所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。在一些示例中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。
一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的所述电疗电流，所述治疗电流控制网络包括：至少一个电流控制开关，以及谐振电气电路，其包括至少一个电感器和至少一个电容器，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述系统包括至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述控制器电耦接，被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，以及其中所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。在一些示例中，所述控制器包括至少一个处理器。
在一些示例中，所述谐振电气电路储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。在一些示例中，所述谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是双元件谐振槽。在一些示例中，所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。在一些示例中，所述电感器串联连接，并且所述电容器并联连接。在一些示例中，所述谐振电气电路是三元件谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是四元件谐振槽。在一些示例中，所述谐振槽是LCC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是CLL谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是LLC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。在一些示例中，所述谐振电气电路包括串联连接的第一电感器、并联连接的第二电感器和串联连接的电容器。
在一些示例中，所述系统包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。在一些示例中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。在一些示例中，所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。在一些示例中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括整流器，以及其中，所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
在一些示例中，所述系统包括电池和双向充电控制网络，其中，所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
在一些示例中，所述系统包括：电池；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。在一些示例中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
在一些示例中，所述系统包括：双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。在一些示例中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。在一些示例中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。在一些示例中，所述多个驱动器电路串联连接。
一种用于生成供递送给患者的电疗脉冲的方法的一个示例，所述方法包括：指定供递送给患者的期望电疗波形，其中电疗电流所用的能量由储能电容器提供；以及操作包括至少一个电流控制开关和谐振槽的谐振治疗电流控制网络，以将正递送给患者的电疗波形控制成与所述期望电疗波形相对应，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。
在一些示例中，所述系统包括：确定所述谐振治疗电流控制网络中的某点处的电流，其中从该点处的电流能够确定或估计向患者的电流流动；以及将向患者的电流流动与所述期望电疗波形进行比较，其中，操作所述谐振治疗电流控制网络包括：操作所述至少一个电流控制开关以将正递送给患者的电疗波形调整成匹配所述期望电疗波形。在一些示例中，所述方法由除颤器进行。在一些示例中，操作所述谐振治疗电流控制网络包括：使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，以相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。在一些示例中，控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使切换损耗最小化。在一些示例中，操作所述谐振治疗电流控制网络以采用大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。在一些示例中，操作所述谐振治疗电流控制网络以采用正递送给患者的电疗波形的闭环控制。在一些示例中，操作所述谐振治疗电流控制网络以随时间经过连续调整向患者的所述电疗波形的递送。在一些示例中，指定供递送给患者的所述期望电疗波形包括：指定电流波形。
在一些示例中，所述方法包括：使用与所述储能电容器电耦接的电池来对所述储能电容器充电，并且包括：使用双向充电控制网络来将所述储能电容器所储存的能量的至少一部分返回到所述电池以供所述电池储存，其中所述双向充电控制网络电耦接到所述电池和所述储能电容器。在一些示例中，所述方法包括：使用双向充电控制网络将能量从所述储能电容器传递到电池以及从所述电池传递到所述储能电容器，其中所述电池和所述储能电容器电耦接，其中所述储能电容器用于提供正递送给患者的电疗波形所用的能量。在一些示例中，使用所述双向充电控制网络包括：使用包括谐振槽的所述双向充电控制网络。在一些示例中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于除颤。在一些示例中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于起搏。
在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，并且所述方法包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合，以调整正递送给患者的电疗波形的递送，从而匹配所述期望电疗波形。在一些示例中，所述方法包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率，以调整正递送给患者的电疗波形的递送，从而匹配所述期望电疗波形。
一种计算机化移动装置的一个示例，所述计算机化移动装置被配置为向患者提供电疗脉冲，所述计算机化移动装置包括：壳体；以及电子系统，其布置在所述壳体内，被配置用于生成要递送给患者的电疗波形，所述电子系统包括：储能电容器，用于提供要递送给患者的电流，治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，包括至少一个电流控制开关和谐振电气电路，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路，以及控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，用于结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在将所述电疗波形递送给患者时的操作以使得将期望波形递送给患者，其中，所述计算机化移动装置具有在0.50至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积来给出的。
在一些示例中，所述装置包括电参数传感器，所述电参数传感器被配置为产生能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号，以及其中所述控制器被配置为：处理能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号；将经处理的信号与同所述期望波形相关联的第二信号进行比较；以及控制所述治疗电流控制网络的多个开关中的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作，使得所述电疗波形反映所述期望波形。在一些示例中，所述谐振电气电路包括谐振槽。在一些示例中，所述电疗波形用于除颤。在一些示例中，所述电疗波形用于起搏。
在一些示例中，所述计算机化移动装置被配置为将所述电疗波形递送给患者，其中所述电疗波形具有在1至400焦耳之间的能量。在一些示例中，所述计算机化移动装置被配置为向患者递送所述电疗波形，其中所述电疗波形具有在50至200焦耳之间的能量。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有在0.5至1.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有在1.00至2.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有在2.00至3.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有在3.00至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在400至1200立方厘米之间的体积。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在200至800立方厘米之间的体积。在一些示例中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在100至400立方厘米之间的体积。在一些示例中，所述电子系统包括在2500至4000伏之间的至少一个平面变压器。在一些示例中，所述电子系统包括在2750至3500伏之间的至少一个平面变压器。在一些示例中，所述电子系统包括在3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。
在一些示例中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在150至500千赫兹之间的切换速度。在一些示例中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在200至600千赫兹之间的切换速度。在一些示例中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
在一些示例中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在300至500千赫兹之间的切换速度。在一些示例中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
在一些示例中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在375至500千赫兹之间的切换速度。在一些示例中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
在一些示例中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。在一些示例中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，所述多个开关的至少一部分包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。在一些示例中，所述多个开关中的至少一个开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。在一些示例中，所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。在一些示例中，被递送给患者的电疗波形向患者递送的能量的量与所述期望波形的能量的量相差不超过15％。在一些示例中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％、85％或90％。
在一些实施例中，所述计算机化移动装置包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。在一些示例中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作以使得将所述期望波形递送给患者包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。
在一些示例中，所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。在一些示例中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述电参数传感器经由第四节点连接。
在一些示例中，所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
在一些示例中，所述计算机化移动装置包括电池和双向充电控制网络，其中：所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
在一些示例中，所述计算机化移动装置包括：电池；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。在一些示例中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
在一些示例中，所述计算机化移动装置包括：第一电路，其与电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。在一些示例中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。在一些示例中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。在一些示例中，所述多个驱动器电路串联连接。
一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：电池；储能电容器，用于向患者提供电疗电流；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制提供给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽，以及其中，由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。在一些示例中，所述第一电路被配置为同步转换器，以作为同步降压转换器在所述正向模式中操作，并且作为同步升压转换器在所述反向模式中操作。在一些示例中，所述第一电路包括至少两个开关和至少一个电感器。在一些示例中，所述第一电路包括全桥和至少一个电感器。在一些示例中，所述第一电路经由第一节点和第二节点连接到所述变压器电路。在一些示例中，所述变压器电路包括：全桥；变压器，其经由第三节点和第四节点连接到所述全桥；包括半桥和两个电容器的部分，其经由第五节点和第六节点连接到所述变压器；以及电容器，其经由第七节点和第八节点连接到所述部分。
在一些示例中，在所述正向模式中的操作期间，电流在第一方向上流动，以及其中，在所述反向模式中的操作期间，电流在第二方向上流动。在一些示例中，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动。
在一些示例中，所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：电池；储能电容器，用于向患者提供电疗电流；双向充电控制网络，其包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述系统包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动。在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽，以及其中，由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。在一些示例中，所述第一电路包括至少一个箝位电路。
在一些示例中，所述第二电路包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述第一电路包括第一至少一个箝位电路，以及其中，所述第二电路包括第二至少一个箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于固定信号峰。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于提高所述系统的操作的能量效率。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于减少作为所述系统的操作期间的热的能量耗散。
在一些示例中，所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较，以及至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置为使用大致零电流切换即ZVS和大致零电压切换即ZVS中的至少一个进行操作。在一些示例中，所述双向充电控制网络包括至少一个开关，所述至少一个开关包括至少一个宽带隙材料。在一些示例中，所述至少一个宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。在一些示例中，所述系统被配置为具有包括ZVS模式、连续电流模式和断续电流模式的操作模式，以及其中，至少部分地基于特定时间的充电循环状态，关于能量效率来优化在所述特定时间所使用的操作模式。
在一些示例中，一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：电池；储能电容器，用于向患者提供电疗电流；双向充电控制网络，用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；至少一个传感器，其被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述至少一个传感器，其中所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的电疗波形的递送以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽。在一些示例中，所述双向充电控制网络包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
在一些示例中，所述第一电路包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述第二电路包括至少一个箝位电路。在一些示例中，所述第一电路包括第一至少一个箝位电路，以及其中，所述第二电路包括第二至少一个箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。在一些示例中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于固定信号峰。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于增加所述系统的操作的能量效率。在一些示例中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于减少作为所述系统的操作期间的热的能量耗散。
在一些示例中，所述系统被配置为具有包括ZVS模式、连续电流模式和断续电流模式的操作模式，以及其中，至少部分地基于特定时间的充电循环状态，关于能量效率来优化在所述特定时间所使用的操作模式。在一些示例中，所述双向充电控制网络包括谐振电气电路。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置为使用大致零电流切换即ZVS和大致零电压切换即ZVS中的至少一个进行操作。在一些示例中，所述双向充电控制网络包括至少一个开关，所述至少一个开关包括至少一个宽带隙材料。在一些示例中，所述至少一个宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
在一些示例中，所述双向充电控制网络包括：第一电路，其与所述电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为等于或大于与所述电池相关的充电限制的80％且小于100％的量。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，至少部分地基于由所述治疗电流控制网络的操作产生的能量消耗的速率来限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率。
在一些示例中，一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的一个示例，所述系统包括：电池；储能电容器，用于向患者提供电疗电流；双向充电控制网络，用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关和谐振电气电路，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述系统包括至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述控制器电耦接，被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，以及其中所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
在一些示例中，所述双向充电控制网络包括：第一电路，其与所述电池连接，第二电路，其与所述储能电容器连接，以及变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
在一些示例中，所述双向充电控制网络包括：第一电路，其与所述电池连接，以及变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为等于或大于与所述电池相关的充电限制的80％且小于100％的量。在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
在一些示例中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，至少部分地基于由所述治疗电流控制网络的操作产生的能量消耗的速率来限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率。
根据本发明的一些实施例，一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的示例，所述系统包括：储能电容器，用于向患者提供电疗电流；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括开关网络、谐振电气电路和整流器，其中：所述储能电容器和所述开关网络经由第一节点和第二节点连接，所述开关网络和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接，以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接；至少一个传感器，其被配置为感测表示向患者的电流流动的至少一个电参数；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述至少一个传感器，其中所述控制器被配置为：处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者递送的电疗波形的控制从而与所述指定波形相对应。
根据本发明的一些实施例，一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的示例，所述系统包括：储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括：开关网络，谐振电气电路，其包括至少一个电感器和至少一个电容器，以及整流器，其中：所述储能电容器和所述开关网络经由第一节点和第二节点连接，所述开关网络和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接，以及所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接；电参数传感器，其被配置为产生与提供给患者的电流相关联的信号；以及控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述电参数传感器，其中所述控制器被配置为：处理与提供给患者的电流相关联的信号，将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者递送的电疗波形的控制从而与所述指定波形相对应。
根据本发明的一些实施例，一种用于生成供递送给患者的电疗脉冲的方法的示例，所述方法包括：指定供递送给患者的期望电疗波形，其中电疗电流所用的能量由储能电容器提供；确定或估计递送给患者的电流输出；将所述电流输出与所述期望电疗波形进行比较；以及操作包括开关网络、谐振槽和整流器的治疗电流控制网络，以将正递送给患者的电疗波形控制为匹配所述期望电疗波形，其中所述储能电容器和所述开关网络电连接，所述开关网络和所述谐振槽电连接，并且所述谐振槽和所述整流器电连接。
根据本发明的一些实施例，一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统的示例，所述系统包括：储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，其中所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和多个开关，其中所述多个开关中的至少一个开关包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料；电参数传感器，其被配置为产生与提供给患者的电流相关联的信号；以及控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，所述控制器被配置为：处理与提供给患者的电流相关联的信号，将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述多个开关的至少一部分的操作，以调整向患者递送的电疗波形的控制，使得所述电疗波形反映所述指定波形。
根据本发明的一些实施例，一种计算机化移动装置的示例，所述计算机化移动装置被配置为向患者提供电疗脉冲，所述计算机化移动装置包括：壳体；电子系统，其布置在所述壳体内，被配置用于生成要递送给患者的电疗波形，所述电子系统包括：储能电容器，用于提供要递送给患者的电流，治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，包括开关网络和谐振电气电路，以及控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，用于至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者递送的电疗波形的控制，从而使得将期望波形递送给患者，其中，所述计算机化移动装置具有在0.50至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
一些实现可以包括以下特征中的一个或多于一个。谐振电气电路可以包括谐振槽。感测到的至少一个电参数可以包括电流传感器和/或电压传感器。控制器可以是数字的或模拟的。控制器可以包括至少一个处理器。
系统可以包括电池和双向充电控制网络，其中：所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接，以及所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接，其中：所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。所述双向充电控制网络可以包括第二谐振电气电路。所述第二谐振电路可以包括谐振槽。
系统可以包括滤波器，其中所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。所述系统可以包括极性控制网络，其中所述滤波器和所述极性控制网络经由第十三节点和第十四节点连接。所述极性控制网络包括H桥。所述系统可以包括至少一个传感器，所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述极性控制网络连接。
控制器可以被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。控制器可以被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。控制器可以被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗并减少电磁干扰(EMI)。控制器可以被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以提供大致零电压切换(ZVS)和大致零电流切换(ZCS)。
开关网络可以包括多个开关，其中所述多个开关中的至少一个开关包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。开关网络可以包括多个开关，其中所述多个开关中的至少一个开关包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)中的至少一个。
系统可以具有所述系统在向患者递送所述电疗波形时的为至少80％、85％或90％、或者在80％至95％之间的峰能量效率。系统可以递送给患者的电疗波形被递送给患者的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15％、10％、5％或3％。
系统可以包括电气电路，所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。所述至少一个传感器可以包括电流传感器和电压传感器。所述指定波形可以是双相直线电流波形。
系统可以包括极性控制网络，其中所述极性控制网络用于控制在向患者递送所述双相直线电流波形时的电流流动的方向。控制器可以被配置为接收指定了指定波形的输入。所述指定波形是期望递送给患者的电流波形。所述控制器可以被配置为存储指定所述指定波形的数据。所述系统可以被配置为提供正递送给患者的电疗波形的闭环控制。所述系统可以被配置为在向患者递送所述电疗波形期间监测患者随时间经过的阻抗。
谐振电气电路可以是双元件、三元件或四元件谐振槽。谐振电气电路可以是LCC、CLL、LLC或LCLC谐振槽。谐振槽可以包括两个电感器和一个电容器。整流器可以被配置用于将交流电流转换成直流电流。整流器可以包括被配置为被控制以进行同步或有源整流的切换网络。整流器可以包括被配置为被控制以进行无源整流的切换网络。控制器可以包括现场可编程门阵列(FPGA)。控制器可以包括数字信号处理器(DSP)。开关网络可以被配置为被操作以用于调整正递送给患者的电疗电流的水平。谐振电气电路可以被配置用于储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。所述滤波器可以被配置用于电信号频率滤波。极性控制网络可以被配置用于控制电流流动的方向。指定波形可以是电疗电流波形。电疗波形可以用于除颤或起搏。
谐振电气电路可以储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。谐振电气电路可以包括串联连接的第一电感器、并联连接的第二电感器和串联连接的电容器。
方法可以包括：操作治疗电流控制网络以随时间经过连续调整正递送给患者的电疗波形。方法可以包括：使用与所述储能电容器电耦接的电池对所述储能电容器充电，所述储能电容器与所述治疗电流控制网络电耦接并且用于提供供递送给患者的电疗电流，并且包括：使用双向充电控制网络来将所述储能电容器所储存的能量的至少一部分返回到所述电池以由所述电池储存，所述双向充电控制网络电耦接到所述电池和所述储能电容器。使用所述双向充电控制网络可以包括使用包括谐振槽的双向充电控制网络。方法可以包括生成供递送给患者的电疗脉冲以进行除颤或起搏。
被配置为向患者提供电疗脉冲的计算机化移动装置可以包括以下特征中的一个或多于一个。装置可以包括包含谐振槽的谐振电气电路。装置可以被配置为提供用于除颤或起搏的电疗波形。装置可以被配置为向患者递送电疗波形，其中电疗波形具有例如在1至400或50至200焦耳之间的能量。装置可以具有在0.5至1.00、1.00至2.00、2.00至3.00或3.00至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，该能量密度由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由壳体限定的体积给出。装置可以具有4.00至6.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有超过4.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有超过6.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有小于0.5焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有由壳体限定的例如在400至1200、200至800或100至400立方厘米之间的体积。装置可以具有由壳体限定的小于100立方厘米的体积。装置可以具有由壳体限定的大于1200立方厘米的体积。装置可以具有例如在2500至4000、2750至3500或3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。电子系统可以包括包含宽带隙材料的至少一个切换装置。装置可以包括可包含碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)中的至少一个的至少一个切换装置。开关网络可以包括多个开关，以及其中，这些开关的至少一部分包括带隙例如在2ev和6ev之间的半导体材料。电子系统可以包括切换速度例如在150至500、200至600、300至500或375至500千赫兹之间的至少一个切换装置。电子系统可以包括切换速度小于150千赫兹的至少一个切换装置。电子系统可以包括切换速度大于500千赫兹的至少一个切换装置。装置可以包括控制器，该控制器被配置为控制治疗电流控制网络的操作，以使电流切换的启动时间相对于与电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。控制器可以被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。控制器可以被配置为控制治疗电流控制网络的开关网络的操作，以提供大致零电压切换(ZVS)和大致零电流切换(ZCS)。递送给患者的电疗波形可以递送给患者的能量的量与指定电流波形的能量的量相差不超过15％。装置在向患者提供电疗波形时的峰能量效率例如可以为至少80％、85％或90％。
附图说明
以下参考附图来论述本发明的实施例的各种方面，其中附图并不意在按比例绘制。这些图是为了例示目的以及对各种方面和示例的进一步理解而包括的，并且被并入本说明书中且构成本说明书的一部分，但并不意在限制本发明的范围。附图连同说明书的其余部分一起用于解释所描述和所要求保护的方面和示例的原理和操作。在这些图中，各种图中所例示的相同或几乎相同的组件由同样的数字表示。为了清楚起见，不是每个组件在每个图中都可以被标记。
图1A例示根据本发明实施例的并入了治疗电流控制系统的除颤器的使用的示例。
图1B例示根据本发明实施例的并入了治疗电流控制系统的手持式除颤器的使用的示例。
图2A是根据本发明实施例的治疗电流控制系统的例示示例的框图。
图2B是根据本发明实施例的治疗电流控制系统的例示示例的框图。
图2C是根据本发明实施例的治疗电流控制系统的例示示例的框图，该治疗电流控制系统包括电池和双向充电控制网络。
图3是根据本发明实施例的治疗电流控制系统的例示示例的示意图。
图4A是包括根据本发明实施例的治疗电流控制系统的治疗电流控制网络的例示示例的示意图。
图4B是包括根据本发明实施例的治疗电流控制系统的治疗电流控制网络的例示示例的示意图。
图4C是根据本发明实施例的治疗电流控制系统的控制器的例示示例的示意图。
图5是根据本发明实施例的用于治疗电流控制的方法的例示示例的流程图。
图6A至图6Q是根据本发明实施例的可以在治疗电流控制网络中使用的三元件谐振槽配置的示例性示意图。
图6R至图6U是根据本发明实施例的可以在治疗电流控制网络中使用的双元件谐振槽配置的示例性示意图。
图6V是根据本发明实施例的可以在治疗电流控制网络中使用的四元件谐振槽配置的示例性示意图。
图7A是例示根据本发明实施例的用于在某一时间段期间生成无请求电流的开关配置的概念示例性图。
图7B是例示根据本发明实施例的用于在某一时间段期间生成全部请求电流的开关配置的概念示例性图。
图7C是根据本发明实施例的与在某一时间段期间生成部分请求电流相关联的信令的图解例示。
图7D是根据本发明实施例的与在某一时间段期间生成部分请求电流相关联的示例图解例示。
图7E是根据本发明实施例的与在某一时间段期间生成无请求电流相关联的示例图解例示。
图7F是根据本发明实施例的与在某一时间段期间生成全部请求电流相关联的示例图解例示。
图8是与硬切换相关联的信令的简化图解例示。
图9是与软切换相关联的信令的简化图解例示。
图10A包括例示根据本发明实施例的两个不同充电相关方法的流程图。
图10B是根据本发明实施例的示例双向充电控制网络的示意图。
图10C是图10B的双向充电控制网络的二次侧的示例全桥切换模式的示意图。
图10D是图10B的双向充电控制网络的二次侧的示例半桥切换模式的示意图。
图11A至图11K是根据本发明实施例的匹配指定波形的各种生成电流波形的图解例示。
图12是根据本发明实施例的示例准谐振治疗电流控制系统的框图。
图13是根据本发明实施例的使用准谐振治疗电流控制系统实现的方法的流程图。
图14是根据本发明实施例的准谐振治疗电流控制系统的示例性示意图。
图15是根据本发明实施例的使用准谐振治疗电流控制系统实现的方法的流程图，其可以与图14的系统和图16的时序图相关联。
图16是根据本发明实施例的与准谐振治疗电流控制系统的操作有关的示例性时序图，其可以与图15的流程图相关联。
图17是根据本发明实施例的准谐振治疗电流控制系统的示例性示意图。
图18是根据本发明实施例的可以由准谐振治疗电流控制系统产生的双相直线波形的图解例示。
图19是根据本发明实施例的具有单个驱动器电路的患者继电器的示例性示意图。
图20是根据本发明实施例的具有双驱动器电路的患者继电器的示例性示意图。
图21是根据本发明实施例的双向充电网络的示例性示意图。
图22是根据本发明实施例的双向充电网络的框图。
图23是根据本发明实施例的变压器电路的示例性示意图，该变压器电路可以与图22中描绘的网络相关联。
图24是根据本发明实施例的一次侧开关的示例性示意图，该一次侧开关可以与图22中描绘的网络相关联。
图25是根据本发明实施例的一次侧有源箝位的示例性示意图，该一次侧有源箝位可以与图22中描绘的网络相关联。
图26是根据本发明实施例的一次侧开关驱动器的示例性示意图，该一次侧开关驱动器可以与图22中描绘的网络相关联。
图27是根据本发明实施例的二次侧栅极驱动器的示例性示意图，该二次侧栅极驱动器可以与图22中描绘的网络相关联。
图28是根据本发明实施例的二次侧栅极驱动器的示例性示意图，该二次侧栅极驱动器可以与图22中描绘的网络相关联。
图29是根据本发明实施例的二次侧无源箝位的示例性示意图，该二次侧无源箝位可以与根据本发明实施例的图22中描绘的网络相关联。
图30是根据本发明实施例的示出正向充电路径的双向充电控制网络的示例性示意图。
图31是根据本发明实施例的示出正向放电路径的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络可以与图22中描绘的网络相关联。
图32是根据本发明实施例的示出反向充电路径的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络可以与图22中描绘的网络相关联。
图33是根据本发明实施例的示出反向放电路径的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络可以与图22中描绘的网络相关联。
图34是根据本发明实施例的理想化充电波形的图解例示，该理想化充电波形可以与图22中描绘的网络相关联。
图35是根据本发明实施例的连续控制模式(CCM)波形和临界导通模式(BCM)波形的图解例示。
图36是根据本发明实施例的连续控制模式(CCM)波形的图解例示。
图37是根据本发明实施例的与CCM一起使用的平均输入电流感测电路的示例性示意图。
图38是根据本发明实施例的包括与变压器电路连接的第一电路的双向充电控制网络的示例性示意图。
图39是根据本发明实施例的如图38所示的示例变压器电路的示例性示意图，该示例变压器电路包括表观电容的例示。
图40是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括第一正向模式电流流动的例示。
图41是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括第二正向模式电流流动的例示。
图42是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括第一反向模式电流流动的例示。
图43是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括第二反向模式电流流动的例示。
图44包括根据本发明实施例的与图40至图41相关联的电流波形和电压波形的图解例示。
图45包括根据本发明实施例的与图42至图43相关联的电压波形的图解例示。
图46包括根据本发明实施例的与图38的双向充电控制网络相关联的电压波形的图解例示。
图47是示出根据本发明实施例的可以并入治疗电流控制系统的各方面的各种装置的系统的组件的示意图。
图48是示出根据本发明实施例的包括患者监测器和治疗性医疗装置的系统的组件的示意图，该系统可以并入治疗电流控制系统的各方面。
具体实施方式
本文呈现了用于根据指定的电流波形生成电疗脉冲并将该电疗脉冲递送给患者(诸如用于除颤或起搏等)的系统、设备和方法。
这里描述的实施例提供了用于以高安全性、可靠性、准确度和精确度生成电疗脉冲和波形以递送给患者的系统、方法、装置和电路。此外，本发明的实施例提供了电气电路拓扑，该电气电路拓扑被构建为生成各种期望的电疗波形并将这些电疗波形递送给患者，从而允许可以递送的治疗的极大灵活性。这还可以提供探索将宽范围的不同电疗波形用于各种潜在使用的能力。更进一步地，本文描述的实施例提供或使得能够使用诸如除颤器等的装置，这些装置与先前存在的系统和装置相比，除了性能更高之外，还可以更高效、更强大、更轻、更小、更便携和更便宜。在一些实施例中，在相对于先前存在的系统以更小大小、更轻重量或更低成本实现更高性能和效率的情况下，可以根据特定使用或实现的需要来实现各种以前不可实现的特征的组合和平衡。这样的平衡例如可以包括用于特定使用的最低限度所需特定性能或功率参数与对于该使用实用的最大大小或重量之间的平衡。在一些实施例中，这样的使用可以包括便携式、可穿戴式或手持式除颤器或其他装置的使用。
通过与先前存在的系统和技术进行比较，可以进一步部分地理解本文描述的实施例的许多优点。例如，先前存在的除颤器可以按照如下操作。在电气电路中，在使用电池对高压电容器进行充电时使用诸如反激转换器等的功率转换器。由于在这种系统中电容器电流泄漏通常必须保持较低以确保预期能量到达患者，因此电容器必须足够大和重以充分地最小化或解决这种泄漏。一些实施例允许施加在高压电容器上的最大电压和电容的显著减小，由此允许高压电容器的大小和重量的显著减小。由于高压电容器占据典型除颤器的总体积的相当大的百分比、以及由于电容器的体积而在整个除颤器封装上施加最小截面尺寸，因此通过本发明可以实现的高压电容器的大小减小可以带来大小减小超过50％的体积减小。
先前存在的除颤器的一个示例包括如下的除颤器，这些除颤器包括包含多个电阻器的电路，其中可以根据特定选择的电阻器时间表来接合和使用这些电阻器的集合或子集。接合电阻并且确定初始患者阻抗。基于包括最初确定的患者阻抗和在数毫秒的时间段内要递送给患者的期望量的能量的参数，选择并利用适当的一系列电阻器来向患者递送除颤脉冲。通过高压电容器的放电来提供能量。除颤脉冲的所生成的波形在很大程度上由可用的和所选择的一系列电阻器控制。该电路需要大量的电子组件，诸如可控硅整流器(SCR)、栅极驱动器和电阻器等。多余能量可以被卸载或“转储”到高压电阻器中，从而产生热。
本发明的实施例提供了各种优点。例如，一些实施例允许以高准确度和精确度生成并递送各种各样的波形。一些实施例可选地利用治疗波形的闭环控制，其可以包括例如在向患者的整个递送过程中对波形的连续、重复或大致实时的监测和调整。由于可以在递送期间例如基于各种形状和形式中的任何一个的指定波形等监测波形、并且还可以非常准确地跟踪或匹配波形，因此可以生成并递送各种各样的波形。一些实施例可选地利用治疗波形的非闭环或开环控制，其可以包括通过广泛的测试、验证和确认过程预先确定的电气执行的预设时间表或配置，以使得将期望的治疗波形递送给患者。在一些实施例中，基于谐振电气电路的系统或电路拓扑允许高度的控制和准确度。在一些实施例中，宽带隙材料(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)进一步增强性能，其包括增强所提供的波形的准确度和精确度。由于要提供给患者的所选择的特定波形在优化对治疗效果和降低对患者的风险方面可能是关键的，因此能够准确地提供所选择的波形同样可能是关键的。
与许多先前存在的系统相比，一些实施例进一步提供更高的整体性能和效率。例如，在闭环或非闭环控制的方面，例如，使用谐振槽或其他谐振电气电路、使用软切换、以及使用宽带隙材料可以有助于系统性能和能量效率。此外，本文描述的实施例可以以更小的大小或重量提供更高的性能和效率，或者对于给定的大小、重量或成本提供更高的性能和效率。这些属性进而通常在快速可用性(甚至短至数秒)可能是关键的或甚至是挽救生命的情况下，可以在诸如便携性、可用性或快速可用性等方面为潜在用户提供很大的实际优点。
在一些实施例中，当采用系统的闭环操作时，这种操作可以通过使得能够在波形的生成和递送期间进行监测和控制来增强降低患者风险。例如，如果一些意外状况在递送期间引起波形的非计划和不期望的改变，则监测、控制和调整可以有效地允许检测和预防、缓解或快速/立即校正任何这种偏差。此外，在闭环电流控制实施例中使用基于谐振电气电路的系统和电路拓扑可以使得能够在波形的递送期间检测和应对或者也解决意外发展。然而，在充分的验证和确认设计控制就位的情况下，本文描述的实施例还允许根据本发明的各方面实现系统的非闭环或开环操作。
此外，本文公开的一些实施例本质上是稳定的。更进一步地，一些实施例与先前实施例相比为向患者的电疗递送提供更高的带宽和更高的动态范围。各种高性能属性(诸如以上提到的属性等)可以有助于这些方面，其包括使用基于谐振电气电路的电气电路拓扑、使用软切换、以及使用宽带隙材料。例如，本文详细描述的图11A至图11D例示一些实施例在宽范围的能级内以高准确度跟踪和匹配波形的能力(例如，如图11A至图11D所示，直线双相波形分别在200焦耳和仅1焦耳的能级处匹配)。
一些实施例提供了如下的系统，该系统在向患者递送电疗波形时提供80％、85％或90％或更高的峰效率，其可以基于系统所使用的能量相对于递送给患者的能量来测量。此外，一些实施例向患者递送的能量的量与指定波形的能量的量相差不超过15％、10％、5％或3％或者相差从0.1％到不超过15％、10％、5％或3％中的任何一个，或者例如与指定量的能量相差约不超过3焦耳。此外，一些实施例提供了如下的装置，其中对于给定的所需水平的性能或效率，这些装置可以在比先前存在的系统更小、更轻、具有通常更少和更小的电气组件并且更便宜的装置中实现。更进一步地，在本发明的实施例中，相对于开环系统，例如由于系统的用于通过在生成和递送期间监测和调整波形来校正偏差的能力，不太精确或“严格”的系统校准可能不是必需的，或者可以是根据需要的。
在一些实施例中，可以改进先前已知的电疗电路，从而显著减少印刷电路板(PCB)面积并因此减小除颤器的总体积和重量。
本发明的一些实施例利用电路拓扑和技术来对正递送给患者的电疗波形进行可选的“闭环”控制。例如，在一些实施例中，可以在波形的递送期间对正在递送的波形进行控制或调整，从而以高准确度和精确度匹配指定波形。因此，治疗电流控制网络可以在电流正被施加到患者时主动感测或以其他方式测量电流，并且随后控制(例如，增加或减少)电流的水平，以大致用指定波形跟踪。闭环拓扑可以包括控制器，诸如基于现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)的控制器等，其控制治疗电流控制网络的至少一部分的操作以及可能的其他操作。如本文进一步描述的，根据一些实施例的治疗电流控制网络包括谐振槽或其他谐振电气电路。控制器可以控制治疗电流控制网络的至少一个开关的至少一部分的操作以及可能的其他操作，以在递送到患者的时间(该时间通常为毫秒级)内调整波形以匹配指定波形。控制器还可以控制治疗电流控制网络的其他组件(诸如整流器或整个系统的其他组件等)以调整波形或其他方面。在一些实施例中，如本文进一步描述的，在治疗电流控制网络中使用谐振槽或其他谐振电气电路允许高性能和效率，其包括通过针对给定量的切换损耗允许更快的切换而允许高性能和效率。本文描述的实施例的闭环拓扑可以提供优于先前存在的拓扑的许多优点，诸如更高的整体性能和效率、在可以产生或再现的波形方面的更大灵活性、更少的产热以及因此更小的所需冷却系统、更少和更小的电气组件(其可以增加系统可靠性)、更小的占用空间、更大的便携性、更长的电池寿命和降低的成本。然而，如上所述，本发明的实施例也可以实现非闭环控制拓扑，其可以是足够有效和安全的，只要适当的验证和确认设计控制被放置在适当的位置以便预先确定治疗波形即可。
另外，如本文进一步所述，诸如参考图9等，一些实施例利用软切换、大致零电压切换(ZVS)或大致零电流切换(ZCS)，从而进一步减少切换损耗并提高效率。通常，软切换可以包括在接近零电流或接近零电压处控制装置接通和断开的定时，由此最小化电流波形和电压波形的相交，这进而最小化与切换相关联的能量损耗。另外，在一些实施例中，利用软切换允许降低的或低电磁干扰(低EMI)以实现更高的系统性能。
此外，一些实施例使用宽带隙开关组件材料(诸如SiC或GaN等、或者其他)，从而通过实现更高的带宽和更快的切换来提高性能和效率，这带来最小化的切换损耗，并且使得能够使用更高压装置。
下表(表1)提供了一些现有除颤器方面的示例相对于根据本发明一些实施例的除颤器的示例方面的一般的、非限制性的示例比较。
表1-除颤器/系统的类型的示例的比较
Figure BDA0004113670340000371
Figure BDA0004113670340000381
注意，表1并非旨在限制，而是提供示例除颤器和系统的比较。系统(1)是先前存在的治疗控制系统的示例。系统(2)是根据本文所述的一些实施例的示例治疗控制系统，其中使用常规(非宽带隙)材料。系统(3)是根据本文所述的一些实施例的示例治疗控制系统，其中使用宽带隙材料。
表1提供示例系统的各个方面相对于彼此的一般比较。具体地，第1行比较所使用的开关的类型。第2行比较所利用的H桥开关的数量。第3行表示是否可以利用高压组件装置。第4行表示电阻器是否用于从储能电容器或高压电容器转储多余或未使用能量的至少一部分。第5行表示相对估计价格。第6行比较相对能量效率。第7行比较相对滤波器大小。第8行比较利用各系统的除颤器的相对大小。第9行比较各系统中使用的储能电容器或高压电容器的相对大小。
另外，一些实施例可以使用一个或多于一个平面变压器。通过使用扁平绕组(在一些实施例中，扁平绕组可以印刷在印刷电路板(PCB)上)而不是铜线线圈，可以减小关联装置的高度，并且因此也可以潜在地减小整个装置的大小或占用空间。在一些实施例中，平面变压器还可以例如在提供精确的电气特性(诸如电容、输出和宽高比等)方面提供优点。
更进一步，一些实施例利用双向电源。电池可以用于对诸如储能电容器等的储能装置充电，然后该储能装置用于为电疗波形提供电流。然而，代替将多余能量转储到一个或多于一个电阻器中，双向电源可以使得能够将所储存的电容器能量的至少一部分返回到电池以储存在电池中。相对于在一个或多于一个电阻器处的能量转储，这可以提供更少的能量浪费、更少的产热和更长的电池寿命，或者在需要电池的再充电之前提供更多可用的除颤循环或其他用途。在一些实施例中，如本文进一步描述的，可以利用包括谐振槽或其他谐振电气电路的网络来进行电池和储能装置之间的高效双向能量传递。例如，本文描述的一些实施例可以利用双向充电控制网络，诸如参考本文的图2C和图10A至图10D所描述的等。
在这里描述的一些实施例中，许多SCR可以被四个绝缘栅双极晶体管(IGBT)代替，从而允许显著减小的印刷电路板(PCB)布局面积，由此减小除颤器的总体积。此外，本文描述的一些实施例通常可以允许使用高压装置，从而提高系统性能的整体水平。本文描述的系统和装置的一些实施例可以以比先前存在的系统和装置更低的成本生产。宽带隙材料的利用可能增加成本，但仍允许成本低于先前现有系统的成本。一些实施例包括优于先前存在的系统的优点，这些优点包括更高的能量效率(其通过使用宽带隙材料可以是最高的)、以及更小的总大小、滤波器大小和储能电容器大小(其全部通过使用宽带隙材料可以是最小的)。此外，在一些实施例中，通过使用利用宽带隙材料促进的快速切换，信号跟踪是最准确和精确的。
在一些实施例中，在递送期间连续地且大致实时地监测和控制波形提供了优于先前存在的治疗控制系统的安全性优点。例如，当根据本文描述的一些实施例采用闭环控制时，可以发生递送波形与期望波形的更准确和精确匹配。由于可以选择或确定期望波形以获得最佳的积极效果和安全性，因此更好的匹配可以意味着更大的积极效果和更大的安全性。另外，在先前存在的治疗控制系统中有时会出现特定的安全隐患，这在本文所述的治疗控制系统的实施例中可以避免。在本文中，术语“患者”广泛地旨在包括根据本文描述的实施例可以向其递送电疗脉冲或波形的任何个体，无论是人还是动物、或者采用除颤测试设备的形式的模拟患者，无论这样的个体是否在医疗或医疗保健背景或环境内。注意，包括如下的实施例：波形可以被生成以匹配指定波形，但不被递送给患者，或者可以用于测试或模拟目的，诸如在实验/实验室、训练和/或制造设置中等。还注意，在本文中，术语“脉冲”旨在被广义地解释，并且例如可以包括各种类型的突发中的任何一个以及任何类型或形状的或特定的波形、以及其他。
根据本文公开的实施例，装置或装置的组件可以配备有比使用先前存在的系统可实现的更高的能量密度。在本文中，术语“能量密度”是指相对于装置的大小的、由装置诸如经由电疗脉冲或波形等递送或可递送给患者的能量的量。装置例如可以是除颤器或移动除颤器。本文公开的实施例的各个方面和特征可以有助于允许高能量密度。例如，如本文所述，这些方面可以包括装置或组件细节和配置、平面变压器的使用、高压装置的使用、用于生成和递送电疗脉冲或波形的方法和系统的使用、整体电路拓扑、闭环治疗电流控制系统的可选使用、治疗电流控制系统内的控制器的使用、治疗电流控制网络的使用、治疗电流控制网络内的谐振电气电路或谐振槽的使用、双向电源的使用、双向电源内的谐振电气电路的使用、同步或有源整流的使用、快速切换的使用、软切换的使用、零电流切换(ZCS)的使用、零电压切换(ZVS)的使用、以及宽带隙切换材料(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)的使用。
一些实施例提供了被配置为向患者提供电疗脉冲的计算机化移动装置，其可以包括以下特征中的一个或多于一个。装置可以包括谐振电气电路，该谐振电气电路包括谐振槽。装置可以被配置为提供电疗波形以进行除颤或起搏。装置可以被配置为向患者递送电疗波形，其中电疗波形具有例如在1至400或50至200焦耳之间的能量。装置可以具有由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由壳体限定的体积给出的能量密度，其例如在0.5至1.00、1.00至2.00、2.00至3.00或3.00至4.00焦耳/立方厘米之间。装置可以具有4.00至6.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有超过4.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有超过6.00焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有小于0.5焦耳/立方厘米的能量密度。装置可以具有由壳体限定的例如在400至1200、200至800或100至400立方厘米之间的体积。装置可以具有由壳体限定的小于100立方厘米的体积。装置可以具有由壳体限定的大于1200立方厘米的体积。装置可以具有例如在2500至4000、2750至3500或3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。电子系统可以包括包含宽带隙材料的至少一个切换装置。装置可以包括可包含碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)中的至少一个的至少一个切换装置。至少一个开关或开关网络可以包括多个开关，并且其中这些开关的至少一部分包括具有例如在2ev和6ev之间的带隙的半导体材料。电子系统可以包括具有例如在150至500、200至600、300至500或375至500千赫兹之间的切换速度的至少一个切换装置。电子系统可以包括具有小于150千赫兹的切换速度的至少一个切换装置。电子系统可以包括具有大于500千赫兹的切换速度的至少一个切换装置。
图1A和图1B示出除颤器102、112的采用治疗电流控制系统103、113向患者105、115提供电疗除颤电流的使用示例100、110。使用谐振电气电路和/或闭环治疗电流控制可以允许以比先前存在的系统更高的安全性、准确度和精确度向患者递送电疗波形，同时还许可使用更小、更轻、更便携或更便宜的除颤器。另外，治疗电流控制系统可以使得能够生成和递送各种各样的波形，这些波形包括可能期望递送给患者的波形。注意，尽管未在图1A和图1B中示出，但在一些情况下，电疗可以与其他治疗(诸如胸外按压、通气或药物治疗等)相继或组合地提供。例如，在心脏骤停协议期间，救援人员可以递送心肺复苏(CPR)(诸如采用胸外按压并且在一些情况下为通气的形式等)，之后进行一段时间的ECG分析以判断心脏是否需要除颤电击。本文描述的实施例提供了用于根据期望的电流波形生成这种除颤电击的紧凑、高效的电气电路拓扑。
更特别地，图1A例示并入了治疗电流控制系统103的除颤器102的使用的示例100。尽管各种使用方法是可能的，但在所描绘的方法中，将两个电极104放置并定向在患者105的躯干上以通过患者115的心脏递送除颤电流。除颤器102包括具有手柄106和侧储袋108的携带箱110，侧储袋108可以用于储存外围设备，诸如平板电脑、传感器配件(例如，血压袖带、电极)和/或可适用于与除颤器102配合使用的其他电子装置等。除颤器102还包括监测器107，以供医疗保健提供者或正在使用除颤器向患者105提供除颤电疗的其他用户使用。除颤器102和任何外围电子装置可以经由一个或多于一个有线或无线连接而连接到一个或多于一个网络101。参考图12至图13来提供诸如除颤器以及可以连接到一个或多于一个网络的其他装置等的医疗装置的详情。
治疗电流控制系统103可以包括部分或全部包含在除颤器102的壳体109内的电子电路和组件。本文中(包括参考图2至图5和图12至图17)提供示例闭环治疗电流控制系统的详情。除颤器102和治疗电流控制系统103可以用于向患者105递送电疗除颤波形。
图1B例示由医疗保健提供者或其他用户118正在使用的并入了治疗电流控制系统113(在本发明的各种实施例中，可以采用非闭环和闭环治疗电流控制系统)的具有监测器116的手持式除颤器112的使用示例110。如所描绘的，将两个电极114放置在患者115的躯干上以通过患者115的心脏递送除颤电流。除颤器102和任何关联的外围电子装置可以经由有线或无线连接而连接到一个或多于一个网络111。如本文所论述的，本发明的电路拓扑的实施例可以提供将安全且有效的除颤组件集成到移动计算装置(诸如平板电脑、电话或其他便携式装置等)中的能力。这样的系统可以允许公众以及紧急医疗服务(EMS)更多地访问这样的装置。此外，在心脏医疗事件期间，救援人员立即开始对患者的治疗是至关重要的。因此，所描述的实施例可以帮助节省EMS人员到达患者的宝贵时间，而不必立即将沉重且有时笨拙的设备运送到患者。另外，由于这样的实施例可以集成到与平板电脑或电话一样小的便携式计算装置中，因此对于平躺用户来说可以配备有手持式除颤器112或者可以以其他方式容易地访问手持式除颤器112。这将允许非常接近医疗紧急情况的人们在EMS或其他受过训练的人员到达现场之前就开始治疗。
治疗电流控制系统113可以包括部分或全部包含在手持式除颤器112的壳体117内的电子电路和组件。手持式除颤器112和治疗电流控制系统113用于向患者115递送电疗除颤波形。在一些实施例中，对于给定的一组所需性能或功率参数，治疗电流控制系统的使用可以允许诸如除颤器等的更小、更轻的关联装置。例如，如本文进一步描述的，本发明的实施例将不需要通常与传统除颤器相关联的庞大组件，诸如大的电阻器或大小相当大的高压电容器等。在一些情况下，这可以允许便携式、可穿戴或手持式除颤器或其他电疗装置具有足够的性能或功率参数(诸如对于先前存在的系统而言可能是不实际的或不可能的性能或功率参数等)。
图2A、图2B和图2C是本发明的例如可以用在除颤器、起搏器或其他电疗装置(其可以包括便携式装置)中的示例治疗电流控制系统200、250、275的框图。
在图2A中，治疗电流控制系统275(其在各种实施例中可以是闭环或非闭环的)包括与治疗电流控制网络202电耦接的电源281。电源201可以是或包括诸如高压电容器等的储能装置，其可以在向患者207递送电疗电流之前诸如由电池或其他电源等进行充电。在各种实施例中可以使用各种类型的电容器，其例如可以包括膜箔式电容器或金属化薄膜电容器、以及利用各种材料的电容器，这些电容器例如包括铝电解电容器、陶瓷电容器、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、钽或铌以及其他。
治疗电流控制网络286可以包括至少一个电流控制开关282(例如，用于控制治疗电流的一个或多于一个开关和/或开关网络)、谐振槽或其他谐振电气电路283以及控制器285。向控制器285的输入可以包括指定电流波形284。例如，参考包括图2C和图3的各种后续附图来提供控制器的实施例的示例。在各种实施例中，治疗电流控制网络202可以包括诸如关于生成并递送给患者的电疗波形等的闭环或非闭环电流控制。一些非闭环系统可以利用所选择的预设时间表(例如，当使用开关来控制治疗电流递送时，根据预定的切换时间表或查找表)和/或电阻器系列来对所递送的波形进行整形以与指定波形或波形类型相对应。例如，在具有谐振电气电路或谐振槽的非闭环治疗电流控制网络中，要经由治疗电流控制网络递送给患者的由储能电容器提供的电流可以流经谐振电气电路或谐振槽。
在一些实施例中，谐振槽283可以包括充当电谐振器的一个或多于一个电感器和一个或多于一个电容器，其储存以谐振槽的谐振频率或频率范围进行振荡的能量。在图6A至图6V中提供了可以在治疗电流控制网络中所使用的谐振槽配置的非限制性示例。在各种实施例中，谐振槽对于以最小化或以其他方式减少可能在其他储能配置中发生的能量的总损耗或耗散的方式有效地储存能量可以是有益的。这在除颤的情况下可以是有利的，其中在短时间段内储存和释放大量能量。参考其他附图(包括例如图2B和图12)来说明谐振槽的其他方面和优点、以及治疗电流控制系统和控制器的其他组件和方面(包括各种电气组件和配置)。
在各种实施例中，治疗电流控制网络202的电源281可以包括或可以不包括或利用双向充电控制网络，其实施例关于包括图2C以及图10A至图10D的附图来详细说明，诸如该双向充电控制网络可以与例如电源的电池和储能电容器结合使用等。
图2B是治疗电流控制系统200的例示示例的框图。治疗电流控制系统200包括与治疗电流控制网络202电耦接的电源201。电源201可以是或包括诸如高压电容器等的储能装置，其可以在向患者207递送电疗电流之前诸如由电池或其他电源等进行充电。在各种实施例中可以使用各种类型的电容器，这些电容器的示例参考图2A来进行说明。
治疗电流控制网络202可以包括至少一个电流控制开关203、谐振槽204、整流器205和滤波器206。本文中参考图4A来详细说明示例相应治疗电流控制网络的组件。
通常，通过示例并且非限制性地，治疗电流控制网络202的组件可以按照如下配置或起作用。至少一个电流控制开关203可以包括开关网络，该开关网络包括诸如半桥或全桥等的一个或多于一个桥式电路，这些桥式电路控制电流从电源201通过治疗电流控制网络202的区段并最终到达患者207的流动。如下所述，控制器212可以控制治疗电流控制网络202的至少一个电流控制开关203的至少一部分的操作，并且可以控制治疗电流控制网络的其他组件(包括整流器205或滤波器206、或者系统200的其他组件)，以控制或调整正递送给患者207的电流的水平。
在一些实施例中，谐振槽204可以包括充当电谐振器的一个或多于一个电感器以及一个或多于一个电容器，其储存以谐振槽的谐振频率或频率范围进行振荡的能量。在图6A至图6V中提供了可以在治疗电流控制网络中使用的谐振槽配置的非限制性示例。在各种实施例中，谐振槽对于以最小化或以其他方式减少可能在其他储能配置中发生的能量的总损耗或耗散的方式有效地储存能量可以是有益的。这在除颤的情况下可以是有利的，其中在短时间段内储存和释放大量能量。
整流器205可以用于将交流电流转换成直流电流。整流器可以是无源整流器，或者整流器可以是用于进行有源或同步整流的有源或同步整流器，这可能比无源整流器更高效。二极管可以用于无源整流，其中一旦达到了阈值电位，就有效地许可电流在单个方向上流动。可替代地，在有源或同步整流中，二极管可以由有源控制开关代替，这些有源控制开关许可电流在根据控制定时致动(一个或多于一个)开关时流动。
滤波器206可以用于例如通过允许某些频率通过网络来进行电信号频率滤波，由此改变电流控制回路的带宽特性。
在图2B的例示性实施例中，治疗电流控制网络202与患者207电耦接以向患者207和电参数传感器208(或多于一个)递送电流，该电参数传感器208被配置为感测电路的一个或多于一个电参数，这些电参数可以单独地或与其他可用信息组合地表示向患者的电流流动。在一些示例中，(一个或多于一个)电参数传感器208被配置用于在向患者递送电流的时间段期间和该时间段内感测向患者207的电流输出。在其他示例中，电参数传感器208被配置为感测电压。
与感测到的电参数相对应的信号209(其中感测到的信号可以在向患者递送电流的时间段内变化)可以由与电参数传感器208电耦接的控制器212接收。可以理解，可以采用用于测量或感测表示递送给患者的电流的信号的各种其他类型的传感器。表示感测到的电参数的(一个或多于一个)信号209可以采取感测跨向患者的输出电路节点的电流和/或电压(例如，电流/I Sense 309或电压/V Sense 310)的形式。在一些示例中，控制器212然后可以至少部分地基于电流和/或电压测量来确定电流输出。在各种实施例中，还可以包括用于感测与向患者207的电流输出相关联的电流和/或电压的(一个或多于一个)电流和/或电压传感器并且这些电流和/或电压传感器可以与患者耦接，并且与感测到的电流和/或电压相对应的一个或多于一个信号可以由控制器212接收和利用。
在一些实施例中，控制器可以利用和比较信号，以及/或者在一些实施例中，诸如至少部分地基于关联的信号等，可以导出、计算、生成或获得与信号相关联的参数，并且可以利用或比较这些参数，或者可以利用和比较信号和参数的某个组合。在一些实施例中，控制器可以导出、计算或生成这样的参数，而在一些实施例中，可以至少部分地在控制器外部导出、计算或生成这样的参数。此外，在一些实施例中，诸如通过控制器请求参数和/或通过将参数(或信号)输入到控制器等，这样的参数(或信号)可以在控制器内获得和/或可以从控制器外部获得。此外，在一些实施例中，在向患者207递送电流期间，可以监测在波形递送期间可能略微变化的患者207的阻抗，并且控制器212可以利用关联的信息以如果需要且根据需要适当地调整电治疗的递送，从而确保尽可能准确地匹配期望波形并提供给患者。这可以是本发明的一些实施例的优点，因为许多先前存在的系统不能监测和利用与在向患者递送波形期间可能发生的患者阻抗的变化有关的信息，因此不能相应地调整波形。另外，在一些实施例中，可以感测和/或监测其他生理患者参数，并且控制器可以利用所获得的信息来确定或优化生成并递送给患者的波形。注意，在开环系统中，在连续地递送波形期间不主动监测和利用患者阻抗，而是在单个实例处测量患者阻抗以校准波形。
在向患者207递送电疗电流之前或期间，将指定波形214输入到控制器212。如由虚线圆圈216概念性地所示，控制器212可以用于在电疗波形正被递送给患者207时可选地提供电疗波形的闭环控制。当在该上下文中使用时，控制器212实际上可以监测(例如，通过利用接收到的信号209)并调整在递送时间段期间和该时间段内正在递送给患者的电流波形。在随着向患者207递送电疗电流的时间(通常为毫秒级)的经过以循环重复的方式，至少部分地基于在递送期间可以变化的接收到的信号209，控制器212可以连续地调整递送到患者的电流以尽可能接近地匹配指定波形214。特别地，控制器212可以控制治疗电流控制网络202的至少一个电流控制开关203的至少一部分的操作以及可能的其他操作，以控制或调整正递送给患者207的电流的水平或波形。在各种实施例中，控制器212例如以非闭环控制方式操作，其中电疗波形是根据预设时间表(诸如在查找表中等)预先确定的，其中开关控制被预先布置以根据期望的电疗波形产生电流递送。
图2C是包括电池215和双向充电控制网络216的示例治疗电流控制系统250的框图。在该例示性实施例中，双向充电控制网络216包括双向充电控制开关网络217、谐振槽218或其他谐振电气电路、整流器219、以及滤波器222。本文中参考图10A至图10D来提供示例双向充电控制网络的详情。尽管示出包括谐振槽218的双向充电控制网络216，但在其他实施例中，可以在双向充电中使用无谐振槽的其他类型的功率转换器，例如降压-升压或反激转换器等。然而，基于谐振槽的双向充电控制网络216可以以在电池215和储能电容器223之间传递能量的方式提供更高的效率。
双向充电控制网络216既用于促进利用电池215或潜在的不同电源对储能电容器223进行充电，也用于将能量从储能电容器223返回到电池215，从而向电池215提供充电以延长其储存寿命。在各种实施例中，提供了可以与闭环或非闭环电流控制系统一起使用或者在闭环或非闭环电流控制系统中使用的双向充电控制网络。储能电容器223在用于提供用于生成电疗波形并将电疗波形递送给患者的能量之前被充电。双向充电控制网络216可以用于将这种多余能量的至少一部分从储能电容器223返回到电池215以储存在电池215处。这可以减少浪费和产热、以及增加电池寿命、增加在电池再充电之前可用的电池使用，或者允许使用更小的电池。因此，双向充电控制网络216例如可以有助于提高的系统效率以及潜在地更小和更轻的系统大小、更小的冷却系统和更小的电池大小，因为对于特定用途或给定的一组性能要求或最低限度性能要求可能是适当的或需要的。例如，从储能电容器转储未使用能量的系统需要专用于以不会不利地影响系统的其他部分的方式应对该动作的影响的电路组件(例如，电阻器、散热器)。因此，双向充电控制网络可以减轻构建这样的附加组件的必要性，否则这可能导致低效和空间约束。
治疗电流控制网络238与储能电容器223电耦接，并且包括至少一个电流控制开关224、谐振槽225、整流器226、滤波器227和极性控制元件228。极性控制元件228可以用于控制电流流动的方向。电流在两个方向上通过患者可能是治疗有益的。例如，在除颤的情况下，极性控制元件228可以提供双相电击，其中电流流动的方向在放电期间反转。在一些实施例中，极性控制元件228采用H桥开关配置。本文中参考图6A至图6V来说明可以在治疗电流控制网络238的各种实施例中使用的示例谐振槽配置的详情。
治疗电流控制网络238与患者229以及电流和/或电压传感器232电耦接，这些电流和/或电压传感器232用于感测与患者229相关联或输出到患者229的电流水平和/或电压水平。
控制器233接收与感测的电流和/或电压相对应的信号237。在不同的实施例中设想了各种类型的控制器。在图2C所示的实施例中，如框234所示，控制器233可以是基于现场可编程门阵列(FPGA)或基于数字信号处理器(DSP)的。如图所示，控制器233还包括模数转换器(ADC)235，该ADC 235接收与向患者229的电流和电压输出相对应的信号237。控制器233还可以包括未描绘的各种其他组件。
控制器233控制治疗电流控制网络238的至少一个电流控制开关224的至少一部分，并且可以控制治疗电流控制网络238或系统250的操作的其他方面，以调整正递送给患者的电流或用于其他目的。控制器233在如虚线圆圈239概念性地所示可选地以闭环方式使用时，调整正递送给患者229的电流水平以匹配输入到控制器233的指定电流波形236，并且也可以在系统250内进行其他控制操作。在各种实施例中，例如，如本文所论述的，控制器233以非闭环控制方式使用，其中电疗波形是根据预设时间表(诸如在查找表中等)预先确定的，其中开关控制被预先布置以根据期望的电疗波形产生电流递送。
在本发明的各种实施例中，设想了控制器的各种类型和实施例。例如，控制器可以是数字的或模拟的(包括完全模拟的)，并且各种实施例可以使用或可以不使用诸如CPU、处理器或微处理器等的组件。值的注意的是，在一些实施例(包括使用非闭环控制的一些实施例)中，控制器例如可能不需要处理与例如至少一个感测的电参数相关联的信号，或者将这种处理的信号与例如同指定波形相关联的第二信号进行比较。
在一些实施例中，控制器233可以有效地或实际地实现或执行控制算法或控制回路。例如，控制器233可以是或包括比例积分微分(PID)控制器、比例积分(PI)控制器，或者是或包括误差放大器(实现为数字或模拟)或另一形式的控制器(数字或模拟)。通常，控制器233基于包括与感测到的电流和电压相对应的信号237以及指定电流波形236的输入，输出一个或多于一个信号以控制治疗电流控制网络238的至少一个电流控制开关224的至少一部分以及潜在的其他组件(诸如在同步整流或有源整流的情况下的整流器219等，其中例如，使用有源开关组件而不是无源二极管)的操作。在一些实施例中，控制器233至少在接收到信号237并利用这些信号237作为输入的意义上处理信号237。本文中参考图4C来提供示例控制器的详情。
在一些实施例中，控制器处理与表示向患者的电流流动的至少一个感测电参数(诸如电流参数和/或电压参数等)有关的信号。然后，控制器可以将信号和/或与信号相关联的获得参数与同指定波形相关联的第二信号或参数进行比较(或者例如，如以上参考图2B所述，可以生成、利用或比较与信号相关联的参数)。至少部分地基于该比较，控制器可以至少控制治疗电流控制网络的至少一个电流控制开关的至少一部分的操作，以调整对正递送给患者的电疗波形的控制从而与指定波形相对应。
图3是例示性示例治疗电流控制系统300的示意图。应当理解，参考描绘电路组件的图，例如，可以包括除所描绘的电路组件之外的附加电路组件。“电气电路”包括一个或多于一个电气组件。“谐振电气电路”是包括电感和电容的一种电气电路。“谐振槽”是一种谐振电气电路。
电池301被示出为与储能电容器302电耦接。尽管未在图3中示出，但在一些实施例中，双向充电控制网络(诸如图2C所示的双向充电控制网络216等)可以包括在电池和储能电容器302之间。
储能电容器302与基于谐振槽的治疗电流控制网络303的电流控制开关网络304电耦接，该基于谐振槽的治疗电流控制网络303还包括谐振槽305或其他谐振电气电路、包含开关Q5和Q6的整流器306、滤波器307以及极性控制元件308。电流传感器309和电压传感器310感测向患者317的电流和电压输出，并且提供要输入到基于FPGA或DSP 315的控制器313的ADC 314的信号。如图所示，主机312电子元件将要处理的包括指定请求波形的波形请求311作为输入发送到控制器313的FPGA或DSP元件315。如由虚线圆圈316概念性地所示，控制器313可以可选地用于在电疗波形正被递送给患者317时提供电疗波形的闭环控制。然而，在各种实施例中，例如，控制器313可以以非闭环控制方式使用，其中电疗波形是根据预设时间表(诸如在查找表中等)预先确定的，其中开关控制被预先布置以根据期望的电疗波形产生电流递送。
尽管设想了各种电流控制开关网络配置和组件(例如，包括H桥、半桥和全桥配置)，但在图3所示的实施例中，电流控制开关网络304包括包含四个开关(具体为Q1至Q4)的全桥配置。控制器313控制四个开关Q1至Q4的操作，从而控制或调整递送给患者317的电疗电流，以匹配、符合、反映或跟踪在来自主机312的波形请求311中描述或定义的波形。本文中参考图7A至图7F来提供电流控制开关网络304的操作的详情。
图3所示的各种组件经由电路的节点连接。节点连接如下所述。然而，应当理解，其他实施例可以使用其他配置、拓扑和节点连接或电耦接以及其他组件。
在图3所示的实施例中，储能电容器302和电流控制开关网络304在表示为N1和N2的节点处连接，电流控制开关网络304和谐振槽305或其他谐振电气电路在表示为N3和N4的节点处连接，并且谐振槽305或其他谐振电气电路和整流器306在表示为N5和N6的节点处连接。
尽管在图3中未示出，但在一些实施例中，双向充电控制网络可以在电池(诸如电池301等)和储能电容器(诸如储能电容器302等)之间，并且与该电池和该储能电容器节点连接。例如，如图10B所示，电池1022在表示为N7和N8的节点处与双向充电控制网络1020连接，并且双向充电控制网络1020在表示为N9和N10的节点处与储能电容器1028连接。
返回到图3，整流器306和滤波器307在表示为N11和N12的节点处连接，滤波器307和极性控制308在表示为N13和N14的节点处连接，并且极性控制和传感器309、310在表示为N15和N16的节点处连接。
图4A是包括治疗电流控制系统的示例基于谐振槽的治疗电流控制网络381的示意图380。电路392包括与治疗电流控制网络381的基于全桥驱动器的电流控制开关网络383电耦接的储能电容器382。治疗电流控制网络381还包括谐振槽384、同步或有源整流器385、低通滤波器386和极性控制元件387。如图所示，谐振槽是LCC谐振槽。本文中参考图6C来提供LCC谐振槽的实现的示例。治疗电流控制网络381与患者390电耦接。与向患者390的感测电流和电压输出相对应的信号391由控制器接收。尽管在图4A中未示出控制器，但本文中参考图4C来说明示例控制器的详情。
如图4A进一步所示，电流控制开关网络383包括开关QA、QB、QC和QD，并且同步或有源整流器385包括开关QE和QF。本文中参考图7A至图7F来提供电流控制开关网络383和整流器385的操作的示例。注意，在一些实施例中，利用无源整流，而不是同步或有源整流。在采用无源整流的这样的实施例中，整流器可以利用二极管，并且在系统中将不包括或不需要开关QE和QF。
图4B是例示治疗电流控制系统的附加示例基于谐振槽的治疗电流控制网络351的示意图350。电路包括与治疗电流控制网络351的基于全桥驱动器的电流控制开关网络353电耦接的储能电容器352。治疗电流控制网络351还包括谐振槽354、同步整流器或有源整流器355、低通滤波器356、以及极性控制元件357。如图所示，谐振槽是LLC谐振槽。谐振槽354并入了变压器365的寄生电感作为谐振槽的电感组件其中之一。本文中参考图图6G和图6H来提供LLC谐振槽的其他示例实现。更具体地，图6H提供了如下的示例：与如图4B所示的谐振槽354类似，谐振槽635并入了变压器636的寄生电感作为谐振槽的电感组件其中之一。然而，注意，在本文公开的系统的其他实施例中，诸如例如本文中在图6G的LLC谐振槽630的实现中所示等，可以使用不利用或依赖于寄生电容作为谐振槽的一部分的谐振槽或其他谐振电气电路的实现。治疗电流控制网络351与患者358电耦接。与向患者358的感测电流和电压输出相对应的信号359由控制器接收。
图4C是治疗电流控制系统的示例控制器400的示意图。注意，设想了可以不同方式配置且以不同方式操作的控制器的各种实施例。例如，在一些实施例中，提供波形的指定的数据、参数或信令可以被输入到控制器的存储器或其他地方，并且诸如在递送电疗波形之前等被提供给控制器。作为另一示例，在其他实施例中，可以随时间经过(诸如在波形的递送期间大致实时地等)有效地输入或馈送波形的指定。此外，还可以以不同的方式提供或促进与提供给患者的电流相关联的数据、参数或信令。例如，在一些实施例中，控制器可以接收与正提供给患者的感测电流相对应的变化信号。然而，在其他实施例中，可以不利用感测电流，而是可以利用一个或多于一个其他变化信号来隐式地或显式地指定正递送给患者的波形，例如测量跨向患者的输出电路节点的感测电压(例如，V sense 310)。
连续地或重复地，例如，控制器400可以有效地将指定波形与正在递送的波形进行比较。连续地或重复地，至少部分地基于该比较，控制器按照需要并且在需要时调整治疗电流控制网络的开关的至少一部分的操作，以调整正递送给患者的波形以匹配指定波形。
特别地，例如，在一些实施例中，控制器400可以利用控制回路或以其他方式操作，以创建、计算或利用表示提供给患者的电流和要提供给患者的期望电流(诸如可以与指定波形相关联等)之间的定量差的信号或参数。然后，控制器可以操作，以诸如至少通过控制系统的开关的至少一部分等来最小化该差，由此随着递送的时间的经过最小化提供给患者的电流与期望提供给患者的电流之间的任何差。更特别地，在一些实施例中，控制器可以创建、计算或获得(或重复地或连续地创建、计算或获得)e(t)(作为时间的函数的误差信号)或基于e(t)的信号或参数，其中：
(式1)：e(t)＝CM–CR
其中，在式1中：
CM是向患者的测量电流(或者表示向患者的电流或与向患者的电流相关联的电参数)；以及
CR是与指定电流或波形相关联的电流。
e(t)因此可以定量地表示向患者的测量电流水平和与指定电流或波形相关联的电流水平之间的例如在给定时间/时间段处或针对特定个体比较的差(或任何差)。这可以包括表示向患者的测量电流水平是更高还是更低(例如，可以由e(t)的符号给出为正还是负)以及该测量电流水平更高或更低的量(例如，可以由e(t)的大小或绝对值给出)。然后，控制器400可以操作以通过例如至少开关QA至QD或QA至QF的适当控制来最小化e(t)，从而适当地控制所请求的电流，适当地影响提供给患者的电流水平，这使得提供给患者的电流水平尽可能接近地匹配指定电流或波形。
在图4C所示的实施例中，控制器400接收输入401，该输入401包括与指定波形相关的信号(诸如与电流水平相对应的信号等)、以及一个或多于一个其他信号(其可以包括与同递送给患者的实际电疗波形相关的电流水平相对应的一个或多于一个信号)。
从控制器400的PID部分406输出的信号用于生成相移PWM信号403，该相移PWM信号403用于确保载波信号保持在一定限度内。然而，在一些实施例中，可以利用频率改变信号。来自控制器400的输出信号控制治疗电流控制网络的开关(被描绘为开关QA至QF 405)的操作，以进行任何必要的调整(诸如增加或减少电流等)，以使正递送给患者的波形与指定波形匹配。如图所示，QA至QD表示电流控制开关网络的开关，诸如图4A所示的基于全桥驱动器的电流控制开关网络353等，并且开关QE和QF表示同步或有源整流器的开关，诸如图4A所示的同步或有源整流器355等。
控制器400的时钟相关组件402、403(包括死区时间元件404)用于控制与切换接通和断开相关的定时。部分402被单独描绘但实际上与元件403连续，其中特征407是相同的特征。如本文中参考图9详细所述，时钟相关组件402、403以及开关接通和断开定时用于实现软切换、大致零电压切换(ZVS)或大致零电流切换(ZCS)。
还注意，由控制器400操作地控制的开关405的所有或一些可以包括具有宽带隙的开关组件(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)，从而进一步减少任何切换损耗并提高整体系统效率。
如上所述，一些实施例在电路元件(诸如可以包括开关元件等)中使用宽带隙材料。通常，宽带隙材料可以包括与传统半导体相比具有相对较大的带隙的半导体材料，其中带隙本质上是固体中不存在电子态的能量范围。传统半导体材料通常具有在1至1.5ev的范围内的带隙，而宽带隙材料可以具有等于或高于2ev的带隙，诸如在2至4ev之间或在2至6ev之间等。通常，宽带隙材料的使用可以许可电子装置和组件以高得多的电压、频率和温度以及更高的功率转换效率进行操作，这允许增强的整体组件或装置性能或效率、以及许可使用更高功率密度的装置。可以在各种实施例中使用的宽带隙(诸如可以包括超宽带隙等)材料可以包括诸如SiC和GaN等的材料以及诸如金刚石、氧化镓(Ga2O3)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝(AlN)等的其他材料。例如，一些实施例使用宽带隙材料SiC，其具有包括高热导率、高电场击穿强度和高最大电流密度的有用性质。
图5是在可选地实现时用于闭环治疗电流控制的示例方法500的流程图。在步骤502处，对储能电容器(诸如高压电容器等)充电以提供用于电疗电流(诸如用于除颤或起搏等)的能量。虚线框504概念性地表示在使用由储能电容器提供的能量向患者递送电疗波形期间所使用的闭环电流控制。在步骤506处，控制器将与指定波形相关联的一个或多于一个信号与同正递送给患者的波形相关联的一个或多于一个信号(例如，与向患者的电流输出相对应的信号等)进行比较。在步骤508处，至少部分地基于该比较，控制器至少控制闭环治疗电流控制系统的至少一个电流控制开关的操作，从而调整正递送给患者的电疗波形以匹配指定波形。
图6A至图6V是可以在治疗电流控制网络的实施例中使用或作为双向充电控制网络或其元件使用的示例谐振槽配置的示意图。谐振槽也可以在根据本文描述的实施例的闭环或非闭环治疗电流控制系统中的其他地方使用。
更特别地，图6A至图6Q描绘三元件谐振槽配置的示例，图6R至图6U描绘双元件谐振槽配置的示例，并且图6V描绘四元件谐振槽配置的示例，这些示例中的各种可以用在本文描述的各种实施例中。各元件是电感器(L)或电容器(C)。在图6A至图6V中，谐振槽中串联连接的组件用下标“R”表示，而谐振槽中并联连接的组件用下标“P”表示。通常，在电气电路中，谐振槽包括一个或多于一个电感器和一个或多于一个电容器的配置，各电感器和各电容器在谐振槽中串联或并联耦接。图6A至图6V中所示的谐振槽不旨在是限制性的，并且其他类型的谐振槽或其他谐振电气电路可以用在如本文所述的闭合治疗电流控制系统的各种实施例中。
在本文描述的各种实施例中，可以利用各种谐振槽。这些包括双元件、三元件和四元件谐振槽。在本文描述的各种实施例中，对于一些使用或使用范围，例如，谐振槽(诸如LCC、CLL、LLC或LCLC谐振槽等)可以是最佳的或可以被视为最佳的。例如，图6C描绘示例LCC谐振槽实现，图6D描绘示例CLL谐振槽实现，图6G和图6H描绘示例LLC谐振槽实现，并且图6V描绘示例LCLC谐振槽实现。在根据本文描述的实施例的治疗电流控制网络中优选的或提供期望的性能或效率的特定谐振槽可以取决于各种因素。这些因素例如可以包括物理、组件相关、功能或使用相关的方面或参数，其例如可以包括特定的实际、性能或效率相关的要求、优先级或偏好。在一些情况下，LCC谐振槽可以是优选的，诸如可以包括涉及宽输入或输出电压范围的一些应用等。
在一些情况下，CLL谐振槽可以是优选的，诸如可以包括谐振槽切换频率高于一个或多于一个谐振频率的一些情况等。
在一些情况下，LLC谐振槽可以是优选的，诸如可以包括LLC谐振槽可以提供包括高效率、高功率密度和磁集成的相对容易实现的优点以及其他潜在优点的一些情况等。此外，在一些实施例中，基于LLC谐振槽的治疗电流控制网络可以具有包括以下的特征或特性。该基于LLC谐振槽的治疗电流控制网络可以具有例如在3至10之间的范围内的磁比。并联与串联电感比(“K”)可以是以具有最小循环电流同时还维持软切换的方式可选择的。该并联与串联电感比(“K”)可以具有关联的可选品质因数，该品质因数通常可以在0.1和1之间，该品质因数可以直接影响磁性元件的大小以及所选择的谐振频率、多个频率或频率范围。品质因数可以影响诸如均方根(RMS)电流、断开电流、相对频率范围的范围、用于调控的DC增益以及所选择的K等的各方面。在一些实施例中，ZVS可以是K和品质因数的函数。在一些实施例中，所选择的K和品质因数可以以某些方式涉及平衡或权衡。例如，K或品质因数增加可以与较低的初级RMS值、较低的ZVS角度范围、较低的断开电流、较低的DC增益、较高的磁性元件大小和储能电容器上的较高应力相关联。
在一些情况下，LCLC谐振槽可以是优选的，诸如可以包括LCLC谐振槽通过有效地使LLC谐振槽和LCC谐振槽的特性均质化来提供最佳性能的一些情况等。在其他情况下，其他谐振槽或其他谐振电气电路可以是优选的。
谐振槽可以充当电谐振器，从而储存以谐振槽的谐振频率、多个频率或频率范围进行振荡的能量。在本文所述的一些实施例中，治疗电流控制网络可以包括按以下系列连接的：(1)储能电容器、(2)至少一个电流控制开关、(3)谐振槽、(4)整流器和(5)滤波器。由前面列表中的元件(2)至(5)创建的拓扑通常被称为谐振转换器。
寄生电容和寄生电感是指在电子电路的元件之间存在的通常不想要但不可避免的电容或电感。然而，根据本发明的一些实施例，位于谐振槽附近的变压器的寄生电感可以有意地用于为谐振槽或其他谐振电气电路提供电容或电感、或者提供谐振槽或其他谐振电气电路的电容或电感。在这种情况下，由变压器提供的电感可以有效地是谐振槽的一部分，从而代替谐振槽电感器的角色。
例如，图6A和图6B描绘三元件谐振槽的两个实施例600、605，其包括串联在谐振槽中的一个电感器(LR)、并联在谐振槽中的一个电感器(LP)以及并联在谐振槽中的一个电容器(CP)。在图6A所示的实施例600中，LP与所描绘的变压器601分离。然而，在图6B所示的实施例605中，LP由变压器606有效地提供。作为另一示例，图6G和图6H描绘LLC谐振槽的两个实施例630、635，其包括串联在谐振槽中的一个电感器(LR)、并联在谐振槽中的一个电感器(LP)以及串联在谐振槽中的一个电容器(CR)。在图6G所示的实施例630中，LP与所描绘的变压器632分离。然而，在图6H所示的实施例635中，LP由变压器636有效地提供。注意，尽管未在图6A至图6V所示的每个谐振槽实现中描绘，但在各种实施例中，寄生电感也可以用于在各种谐振槽或其他谐振电气电路中供给LR。
分别描绘实施例610、615、620和625的图6C至图6F和分别描绘实施例640、645、650、655、660、665、670、675和680的图6I至图6Q提供了可以在如本文所述的治疗电流控制网络的一些实施例中使用的三元件谐振槽的附加示例。描绘实施例685、690、691和692的图6R至图6U提供了可以在如本文所述的治疗电流控制网络的一些实施例中使用的双元件谐振槽的示例。图6V描绘可以在如本文所述的治疗电流控制网络的一些实施例中使用的四元件谐振槽的实施例693。
图7A是例示用于在T1至T2的时间段期间生成无请求电流的治疗电流控制开关配置702的概念图700。图7A的开关Q1至Q4例如可以与本文中如图3所示的治疗电流控制网络303的电流控制开关网络304的开关Q1至Q4相对应。图7A的开关Q5和Q6例如可以与图3的治疗电流控制网络303的整流器306的开关Q5和Q6相对应。然而，在利用无源整流的实施例中，可以不存在或不需要开关Q5至Q6。谐振槽701被概念性地描绘在开关Q1至Q4和开关Q5至Q6之间，并且例如可以与图3的治疗电流控制网络303的谐振槽305或其他谐振电气电路相对应。然而，应当理解，图7A的开关配置可以用在治疗电流控制网络的许多不同实施例中以及闭环或非闭环治疗电流控制系统的许多不同实施例中。
在一些实施例中，控制器(诸如图3的控制器313等)可以至少控制开关Q1至Q6或其一些子集(诸如Q1至Q4等)的操作，以将正递送给患者的电疗波形调整成匹配指定波形。在一些实施例中，开关Q1至Q6中的各开关可以被操作为打开/断开，使得电流不能通过各个开关，或者被操作为闭合/接通，使得电流可以通过各个开关。
在图7A和图7B所示的实施例中，通过在一段时间内将各个开关的状况适当地控制为打开或闭合，可以控制或确定输出电流的量。这进而可以用于在递送期间连续地或重复地调整向患者递送电疗波形的方式。
更特别地，通过将开关Q1至Q6的一些或全部的状况控制为打开或闭合，可以提供无请求电流，可以提供全部(可用)请求电流，或者可以提供部分请求电流(可用电流的请求部分)或可用电流的特定期望量或部分。应当理解，关于图7A和图7B描绘的开关操作仅是示例性的，并且开关的不同操作可以实现特定调整。注意，请求电流不一定等于或对应于、或者恰好等于或对应于在给定时间递送给患者的电流量。然而，例如，如参考图7C详细描述的，控制器可以控制请求电流，以适当地影响递送给患者的电流。
具体地，在该特定实施例中，对于无电流，针对开关Q1至Q4，在特定时间段期间，以下的开关对绝对不同时接通：Q1和Q4、Q2和Q3、Q1和Q2、以及Q3和Q4。
图7A描绘可以用于时间段T1和T2以不提供电流的开关Q1至Q6的状况702。特别地，在时间段T1期间，开关Q2和Q4打开/断开，并且开关Q1、Q3、Q5和Q6闭合/接通。在时间段T2期间，开关Ql和Q3打开/断开，并且开关Q2、Q4、Q5和Q6闭合/接通。还以简化形式描绘在时间段T1和T2期间针对各个开关的关联的输出信号703。
对于全部请求电流，在该特定实施例中，以下的开关对绝对不同时接通：Ql和Q2、以及Q3和Q4。然而，Q4在Ql接通的所有时间都接通，并且Q2在Q3接通的所有时间都接通。
图7B描述可以用于时间段T1和T2以提供全部请求电流的开关Q1至Q6的状况752。特别地，在时间段T1期间，开关Q1、Q4和Q6打开/断开，并且开关Q2、Q3和Q5闭合/接通。在时间段T2期间，开关Q2、Q3和Q5打开/断开，并且开关Q1、Q4和Q6闭合/接通。还以简化形式描绘在时间段T1和T2期间针对各个开关的关联的输出信号753。
图7C提供与提供部分请求电流相关联的信令的图解例示775。对于部分请求电流，以下的开关对绝对不同时接通：Ql和Q2、以及Q3和Q4。然而，Q1在Q4接通的时间的一部分时间但不是全部时间接通，并且Q3在Q2接通的一部分时间但不是全部时间接通。可以至少部分地基于Q1和Q4一起接通的时间量以及Q3和Q2一起接通的时间量来调整所提供的电流量。
图7D至图7F分别提供包括与生成部分请求电流、无请求电流和全部请求电流相关联的Q1至Q4信令的进一步图解例示。
图8是硬切换的各方面的简化图解例示800，而图9是软切换的各方面的简化图解例示900。切换损耗可能在电流和电压波形的非零部分的相交时间段处(也就是说，在非零电流与非零电压共存的时间段期间)发生。切换损耗与浪费的能量相关联并且降低关联的系统的能量效率。通常被称为“零电流切换”(ZCS)和“零电压切换”(ZVS)的切换利用软切换。例如，当晶体管断开转变在大致零电流处发生时，可以发生大致ZCS，并且当晶体管接通转变在零电压处发生时，可以发生大致ZVS。本文描述的一些实施例利用软切换(大致ZCS或大致ZVS)来提高系统效率并减少浪费的能量。
图8提供硬切换的简化图解例示800。如由阴影区域806概念性地表示，相对于电压波形802的定时的电流波形804的定时使得发生大量的波形相交时间段，这导致大量的切换损耗。
相比之下，图9提供在本发明的某些实施例中实现的软切换的简化图解例示900。如由在大致零电压和大致零电流处或附近发生的相交区域906概念性地表示，确定、控制或布置相对于电压波形902的定时的电流波形904的定时，使得发生最小到大致为零的相交时间段。软切换例如可以包括使电压切换的启动定时相对于关联的电流切换的启动定时错开，以便于切换损耗的最小化。
图10A描绘例示不同的电容器充电相关方法1000、1014(诸如可以用于对储能电容器进行充电等，该储能电容器可以供给用于生成要递送给患者的电疗波形的电流)的两个流程图。在方法1000中，使用电池1002来对储能电容器1004进行充电。储能电容器1004处储存的多余或未使用能量可以在一个或多于一个电阻器1006处被处置或转储。这种多余能量例如可以包括在生成电疗波形并将该电疗波形递送给患者之后的多余能量。这种多余能量例如还可以包括诸如以下情况下等的未使用能量：对储能电容器进行充电以生成电疗波形并将该电疗波形递送到患者，但随后决定或确定不继续生成电疗波形并将该电疗波形递送到患者。这样的决定或确定例如可能是由于某些变化的情形或者患者状况的变化(其将导致生成电疗波形并将该电疗波形递送给患者这一操作当前未被表示、次优、不可取或过于危险)而做出的。相比之下，在方法1014中，双向充电控制网络1010不仅便于利用电池1008对储能电容器1012进行充电，而且还使得能够将多余或未使用能量从储能电容器1012返回到电池1008以储存在电池1008处并对电池1008充电。双向充电控制网络1010例如可以被实现为本文中如图2C所示的双向充电控制网络216。治疗电流控制系统的一些实施例利用方法1014，从而提高系统效率，减少产热，并且增加电池寿命或在电池1008的再充电之前可用的电池使用次数。
图10B至图10D例示可以在本文所述的一些实施例中使用的双向充电控制网络1020的示例。参考图10B至图10D所述的示例例如可以用作本文中如图10A所示的双向充电控制网络1010、或者用作本文中如图2C所示的双向充电控制网络216(或其一部分)。
注意，根据各种实施例，许多类型的电路配置和拓扑可以用作双向充电控制网络或其一部分。图10B至图10D所示的示例包括谐振槽，诸如本文中在图6A至图6V中所示的谐振槽其中之一等。可以在双向充电控制网络的实施例中使用的示例谐振槽例如可以包括LCC、CLL、LLC或LCLC谐振槽。图10B至图10D所示的示例可以使用DSP或FPGA组件，但在各种实施例中可以利用其他组件。在一些实施例中，使用不包括谐振槽而是可以使用例如反激转换器或其他功率转换器的双向充电控制网络，但使用谐振槽的双向充电控制网络可以更高效或最高效的。
图10B是包括一次侧1002和二次侧1004的示例双向充电控制网络1020的示意图，一次侧1002和二次侧1004各自包括网络，该网络包括开关(诸如开关1024等)、电感器(诸如电感器1027等)和电容器(诸如电容器1026等)。一次侧包括电池1022，并且二次侧包括储能电容器1028。
在操作中，模式选择信号可用于选择能量流动的方向，该方向包括正向，使得能量从电池1022流动到储能电容器1028以储存在储能电容器1028处，或者包括反向，使得能量从储能电容器1028流动到电池1022以储存在电池1022处。如参考图2C所述，例如，在一些实施例中，正向流动方向可以用于诸如在用于提供用于生成电疗波形并将该电疗波形递送给患者的电流之前等，使用电池1022对储能电容器1028充电。反向流动方向可以用于诸如在生成电疗波形并将该电疗波形递送给患者之后等，将多余或未使用能量从储能电容器1028返回到电池1022以储存在电池中。
双向充电控制网络1020的元件的各种组合随着时间经过的接合可以以各种方式使用，以选择、调整、操纵或优化其用于特定用途的操作。例如，将各开关的状况选择为接通/闭合或者断开/打开可以导致谐振槽中串联或并联的一个或多于一个特定电感器和一个或多于一个电容器的接合，由此相应有效地创建谐振槽。
如图10C和图10D所示，双向充电控制网络1020可以分别以全桥模式或半桥模式操作。在图10B中，示出开关组1 1028和开关组2 1030。如图10C所示，在全桥模式1040中，开关组1 1028接合，而开关组2 1030未接合。相反，如图10D所示，在半桥模式中，开关组1 1028未接合，而开关组2 1030接合。以全桥模式或半桥模式的操作以及各模式中的操作的时间段或比可以用于操纵诸如所提供的电压等的操作参数，并且如图10B所示用于控制或调控在一次侧1002和二次侧1004之间、以及因此在电池1022和储能电容器1028之间的能量传递。
图11A至图11K提供根据本文所述的实施例的系统在生成波形以匹配特定能量水平处的指定波形时的能力的图解例示。本文所述的一些实施例提供了以高准确度和精确度并且在宽动态范围(包括宽范围的能量输出)内提供各种任意波形的能力。
图11A和图11B分别提供在能量为200焦耳且电阻为50欧姆处的波形的匹配的简化和未简化描绘。在图11A中，曲线1101表示指定波形，并且曲线1102表示生成波形。在图11B中，曲线1125表示指定波形，并且曲线1126表示生成波形。具体地，示出匹配双相直线波形。
图11C和图11D分别提供在能量为与图11B的能量水平大不相同的能量水平(具体为1焦耳)处并且电阻为50欧姆处的波形的匹配的简化和未简化描绘。在图11C中，曲线1103表示指定波形，并且曲线1104表示生成波形。在图11D中，曲线1135表示指定波形，并且曲线1136表示生成波形。具体地，示出双相直线波形的匹配。注意，参考波形曲线1103的上部包括波纹，在相对尖锐的跳跃(诸如通常由示例特征1137所示等)之后可以是更平缓的下降(诸如通常由示例特征1138所示等)。
图11E提供图11D的所示波形1135、1136的一部分的特写图。特别地，生成波形1136与参考波形紧密匹配，该参考波形包括诸如通常由示例特征1137、1138和1139所示等的急剧变化或波纹以及诸如通常由示例特征1142所示等的更平滑部分。
总之，图11A至图11E提供宽范围的能量水平的示例性图示，对于这些能量级别，本文所述的实施例可以准确地生成波形以匹配各种形式、形状或电参数的指定波形或者与这些指定波形相关联。特别地，图11A至图11E以相当高的准确度示出在非常不同的能量水平(200焦耳和1焦耳)处的不同双相直线波形的匹配。注意，图11A至图11L中的任一个中所示的准确程度并不旨在表示本文中所公开的实施例的准确度的限制，而是提供本发明的一些实施例的准确度和范围的示例。可以使用本文公开的实施例来匹配各种波形中的任何一个，并且至少在这方面，本文公开的实施例提供具有实质控制和准确度的指定波形的匹配。
图11F示出在200焦耳和50欧姆处的脉冲双相波形的匹配的简化描述，其中生成波形被表示为虚线1104。不同于图11A至图11C的波形，图11F所示的波形的上部通常是平滑的，其中在双相波形的正相位的中间具有略微向下的斜率。
图11G示出在200焦耳和50欧姆处的另一脉冲双相波形的匹配的简化描述，其中生成波形被表示为曲线1105。图11G所示的波形200与图11A至图11C所示的波形类似，但具有直线最上部分1106。在一些情况下，在向患者递送波形的时间的至少一部分内递送恒定量的电流可能是期望的、最佳的或风险最小的。例如，这可以允许在一段时间内递送治疗上最佳的电流水平，而不是可能治疗效果较低的较低电流水平，但不存在可能对患者呈现不可接受的风险水平的较高电流的显著尖峰，并且也不存在从治疗观点来看可能是次优或不太有效的显著较低电流的下降。因此，在一些情况下，在递送时间段期间向患者递送大致不小于最佳电流水平但也大致不更多的电流水平可能期望的或关键的。例如，如图11G中描绘的波形1105的部分1106所示，本发明的一些实施例提供了用于在期望的情况下生成大致恒定水平的电流并将该电流递送给患者的闭环或非闭环系统。
图11H至图11K提供了在各种能量和电阻水平处将生成波形与各种指定波形中的任何一个匹配的实施例的附加示例。另外，在图11H至图11K中的各图中，在底部曲线图中示出随时间经过而从波形传递或递送的关联总能量。在随时间经过向患者递送电流时，总能量随时间经过而增加。
图12是根据一些实施例的示例准谐振治疗电流控制系统1200的框图，该准谐振治疗电流控制系统1200例如可以用在可以包括便携式装置的除颤器、起搏器或其他电疗装置中。系统1200包括与治疗电流控制网络1202电耦接的电源1204。电源1204可以是或包括诸如高压电容器等的储能装置，其可以在向患者递送电疗电流之前诸如由电池或其他电源等进行充电。例如，如本文中参考图2A所述，在各种实施例中可以使用各种类型的电容器。
治疗电流控制网络1202可以包括至少一个极性控制开关1206、滤波器1210、谐振槽1212和至少一个电流控制开关1214。本文中参考图15来详细说明示例相应的治疗电流控制网络的各种组件。
通常，通过示例而非限制性的方式，治疗电流控制网络1202的组件可以按照如下配置或起作用。至少一个极性控制开关1206例如可以包括在控制电流流动的方向(包括通过患者负载1208)时使用的全桥。注意，在所描绘的实施例中，患者负载1208不是治疗电流控制网络1202的一部分，而是与治疗电流控制网络1202电耦接。滤波器1210可以被配置用于包括电信号滤波。谐振槽1212可以包括充当电谐振器的一个或多于一个电感器和一个或多于一个电容器，其储存以谐振槽的谐振频率或频率范围进行振荡的能量。在图6A至图6V中提供了可以在治疗电流控制网络中使用的谐振槽配置的非限制性示例。如关于图2B所述，例如，在各种实施例中，谐振槽对于以最小化或以其他方式减少可能在其他储能配置中发生的能量的总损耗或耗散的方式有效地储存能量可以是有益的。这在除颤的情况下可能是有利的，其中在短时间段内储存和释放大量能量。如以下所述，控制器1220可以控制至少一个电流控制开关1214的操作，并且可以控制治疗电流控制网络1202的其他组件或系统1200的其他组件，以控制或调整正递送到患者负载1208/患者的电流水平，诸如与指定波形1218相对应等。
系统1200还可以包括其被配置为感测至少一个电参数的电参数传感器1216，可以根据该至少一个电参数来确定或估计流向患者/患者负载1208的电流流动。在一些实施例中，传感器1216可以感测向患者或通过患者的电参数。然而，在一些实施例中，如参考图14至图15所述，例如，传感器1216可以不直接感测患者处或通过患者的电参数，而是可以感测其他地方(例如在治疗电流控制网络1202的电路内的另一节点处)的电参数，并且至少部分地基于可以确定或估计向患者的哪个电流来生成(一个或多于一个)信号1224。例如，在一些实施例中，在确定或估计通过患者的电流时，可以测量并使用通过至少一个电流控制开关1214的平均电流、以及可能的其他数据或测量参数。
图13是可以使用准谐振治疗电流控制系统(诸如图12所示的系统1200等)实现的方法1300的流程图。在步骤1302处，控制器(诸如图12所示的控制器1220等)(诸如通过来自波形生成器的输入等)接收指定参考波形的信息，尽管在一些实施例中，该信息例如可以预先存储在控制器的存储器中。
在步骤1304处，控制器根据参考波形开始向患者递送电流波形，诸如以与参考波形匹配、大致匹配、近似匹配或相对应等。
在步骤1306处，控制器控制至少一个电流控制开关(诸如图12所示的至少一个电流控制开关1214等)的切换频率，以根据参考波形调整递送期间的电流波形。
步骤1308至1312可用在各种闭环电流控制实施例中。然而，在各种非闭环电流控制实施例中，可以不包括或可以修改步骤1308至1312中的一些或全部。例如，在利用非闭环电流控制的一些实施例中，可以在向患者递送电流波形的整个过程中重复或连续重复步骤1306。然而，在使用非闭环电流控制的一些实施例中，可以在无需确定例如以开环方式在波形的递送期间需要进行什么调整的情况下，基于将电流波形与参考波形匹配来确定和实现调整。可以感测或可以不感测从电源汲取的电流。
在步骤1308处，诸如使用传感器(诸如图12所示的传感器1214等)等来感测从电源(诸如储能电容器等)汲取的电流。
在步骤1310处，在接收到与感测到的从电源汲取的电流相对应的信号之后，控制器潜在地使用一个或多于一个算法，使用感测到的电流和潜在的其他信息或测量参数来确定对至少一个电流控制开关的切换频率的所需的、适当的或最佳的调整，诸如以调整递送给患者的电流波形以与参考波形相对应或者更好地、更准确地或更精确地相对应等。
在步骤1312处，控制器根据所确定的调整来调整至少一个电流控制开关的切换频率。注意，在一些实施例中，步骤1310和1312可以被实现为单个步骤或动作。
在步骤1312之后，方法1300返回到步骤1306，并且重复步骤1306至1312，直到电流波形的递送完成、或者根据需要完成递送为止。
图14是准谐振治疗电流控制系统1400的示例性简化示意图。如图所示，系统1400被实现为如下的电路，该电路包括(以及可能的未示出的其他组件等)：高压源，诸如高压电容器1406或储能电容器等；滤波器1402，其包括电容器(Cfilt)和电感器(Lfilt)；谐振槽1404，其包括电容器(Cres)和电感器(Lres)；二极管D1和D2，其可以与电流流动控制结合使用；以及电流感测和电流控制开关部1410，其包括可以例如使用高压MOSFET开关来实现的电流控制开关(M1)。
在电路中所示的配置中，储能电容器1406与电路的包括患者负载的第一部分经由第一节点(N1)连接。电路的第一部分与电路的包括谐振槽1404的第二部分经由第二节点(N2)连接。电路的第二部分与电路的包括电流控制开关(M1)的第三部分经由第三节点连接。电流控制开关(M1)连接到接地端，其中接地端由向储能电容器1406的返回路径表示。
图15是方法1500的流程图，该方法1500可以使用准谐振治疗电流控制系统(诸如图14的系统1400等)来实现，并且可以与图16的时序图相关联。在一些实施例中，方法1500的步骤可以一般地或近似地表示图14的系统1400的操作的一些方面。方法1500中提到的电气组件是图14的系统1400中描绘的电气组件。
在步骤1502处，在操作期间，诸如在向患者传递电疗波形期间等，如图14所示的电流控制开关(M1)接通。
在步骤1504处，最初源自滤波电感器(Lfilt)中的电流的通过谐振槽电感器(Lres)的电流增加。
在步骤1506处，一旦谐振槽电感器(Lres)中的电流超过滤波电感器(Lfilt)中的电流，由谐振槽电容器(Cres)提供的谐振槽电感器(Lres)中的电流就继续增加，直到谐振槽电容器(Cres)上的电压降至零为止。此时，谐振槽电容器(Cres)中的能量已部分地传递到谐振槽电感器(Lres)，并且部分地传递到滤波电感器(Lfilt)。
在步骤1508处，谐振槽电感器(Lres)中的电流下降，从而在谐振槽电容器(Cres)上的电压近似等于系统的储能电容器(例如，如图14所示的储能电容器1406等)上的电压并且与该储能电容器上的电压相反时达到零。此时，谐振槽电感器(Lres)中的能量已部分地传递回到谐振槽电容器(Cres)并且部分地传递回到滤波电感器(Lfilt)。
在步骤1510处，电流控制开关(M1)在流经电流控制开关(M1)的电流为零或大致为零时断开，由此允许零电流切换(ZCS)或大致ZCS。二极管D2防止了电流控制开关(M1)的体二极管中的电流流动。
在步骤1512处，最初由谐振槽电容器(Cres)中的能量提供的滤波电感器(Lfilt)的能量增加，然后能量从滤波电感器(Lfilt)被传递回到谐振槽电容器(Cres)。
在步骤1514处，一旦从滤波电感器(Lfilt)向谐振槽电容器(Cres)的能量传递完成，滤波电感器(Lfilt)中的电流就持续存在，从而流经D1和患者负载。
图16是根据本发明实施例的与准谐振治疗电流控制系统的操作相关的示例性时序图1600，其与图15的方法1500相关联。
在示出谐振槽电感器((Lres)中的电流的标绘图上，点1602与电流控制开关(M1)接通(对应于图15的步骤1502)的时间相对应。在示出谐振槽电感器上的电压的标绘图上，点1603也与电流控制开关(M1)接通的时间相对应。
在点1602之后，可以看到，谐振槽电感器(Lres)中的电流开始增加，其由滤波电感器(Lfilt)中的电流提供，可以看到由滤波电感器(Lfilt)中的电流同时减小，这与图15的步骤1504相对应。此外，在点1603之后，可以看到，如图14所示的节点N2上的电压(谐振槽电容器(Cres)上的电压/谐振槽电感器(Lres)上的电压)开始减小。
点1604与滤波电感器(Lfilt)中的电流反转方向并开始增加的时间相对应。在该点之后，由谐振槽电容器(Cres)提供的谐振槽电感器(Lres)中的电流继续增加，直到该电流在谐振槽电容器(Cres)上的电压降到零(如点1608所示)时达到峰(如点1606所示)为止，这与图15的步骤1506相对应。
在点1606之后，可以看到，谐振槽电感器(Lres)中的电流开始减小，这与图15的步骤1508相对应。
点1610表示谐振槽电感器(Lres)中的电流和通过电流控制开关(M1)的电流降到零的点，此时电流控制开关(M1)断开，从而提供零电流切换(ZCS)。这与图15的步骤1510相对应。
在电流控制开关(M1)断开之后，可以看到滤波电感器(Lfilt)中的电流继续增加，从而在点1612处达到峰，其中该时间段与图15的步骤1512相对应。
在点1612之后，滤波电感器(Lfilt)中的电流持续存在，直到其反转方向从而流经二极管D1和患者负载并由此流经患者为止。
点1618类似于点1602，并且点1616类似于点1603，从而表示电流控制开关(M1)再次接通的下一时间。此外，点1620类似于点1604，并且与滤波电感器(Lfilt)中的电流反转方向并开始增加的时间相对应。
图17是示出利用电路1700(利用未示出的可能其他组件)实现的准谐振治疗电流控制系统的组件的示例性示意图。电路1700例示如图12所示的系统1200的示例以及如图14所示的系统1400的示例。
电路1700包括：储能电容器1702，诸如高压电容器等(其可以是如图12所示的电源1204或如图14所示的储能电容器1406的示例)；极性控制开关1704，其被实现为全桥(其可以是图12的(一个或多于一个)极性控制开关1206的示例)；患者负载1702(其可以是如图12所示的患者负载1208或如图14所示的患者负载的示例)；包括滤波电容器和滤波电感器的滤波器1706(其可以是如图12所示的滤波器1210或如图14所示的滤波器1402的示例)；包括谐振槽电容器和谐振槽电感器的谐振槽1708(其可以是如图12所示的谐振槽1212或如图14所示的谐振槽1404的示例)；具有使用共源共栅配置的开关驱动器1712的电流控制高压MOSFET开关1710(其可以是如图12所示的(一个或多于一个)电流控制开关1214或如图14所示的特征1410的ML开关组件的示例)；零电流检测器1714、电流感测电阻器1716和包括低通滤波器1719的电流感测放大器1718(其可以是如图12所示的电参数传感器1214的组件或图14的特征1410的电流感测组件的示例或包括如图12所示的电参数传感器1214的组件或图14的特征1410的电流感测组件)；伺服控制回路1720(在其他实施例中，其可以不同地实现，诸如利用基于FPGA的控制或DSP微控制器等)和压控振荡器(VCO)1724(其可以是如图12所示的控制器1220的示例的组件)；以及参考波形生成器1722(其可以是如图12所示的指定波形生成器1218的示例)。
尽管在所描述的实施例中、包括了包含运算放大器(op amp)的伺服回路控制1720，但在其他实施例、实现和应用中，可以使用另一个或多于一个形式的控制，并且这些控制可以是更优化和/或灵活的，例如其他实施例可以使用基于FPGA的控制或DSP微控制器等。在所描绘的实施例中，伺服回路控制1720运算放大器用于控制VCO。来自伺服回路控制1720的输出被输入到VCO 1724，并且VCO 1724生成用于控制电流控制MOSFET开关1710的切换频率的固定持续时间脉冲，电流控制MOSFET开关1710用于调整通过患者的电流水平，其中增加的切换频率使得向患者的电流增加，并且反之亦然。
在一些实施例中，例如，可以在电路1700中使用二极管来防止不想要的残余电流诸如在电流控制MOSFET开关1710断开时通过滤波器1706的滤波电感器等。此外，在一些实施例中，电容器(诸如滤波器1706的滤波电容器等)可以用作旁路电容器，从而减少通过患者负载1702的电流中的纹波。此外，在一些实施例中，诸如在零电流检测器1714和VCO 1724中等，可以使用高速比较器。
如图所示，开关驱动器1712使用共源共栅配置。然而，在一些实施例中，可以使用其他配置，例如直栅极驱动等。然而，共源共栅配置可以提供诸如低压晶体管的高压保护/隔离等的优点。例如，共源共栅配置可以提供增加的稳定性，因为在谐振拓扑中可能发生大的电压波动。
在各种实施例中，参考波形生成器1722可以使用各种技术和组件(例如，可以包括使用数模转换器(DAC)等)生成参考波形。
在一些实施例中，诸如齐纳二极管等的组件可用于保护电路1700免受过电压状况的影响。此外，在一些实施例中，一些组件可以被定制用于高电压操作，或者在高电压状况下更好地表现或更可靠。例如，在一些实施例中，一些组件(诸如滤波器1706电感器和谐振槽1708电感器等)需要承受高电压，并且各组件可能需要导体上的大量绝缘层。在一些实施例中，这可以包括这些组件的定制，诸如相应地添加这种绝缘等。
在一些实施例中，电路1700例如包括软切换，该软切换包括零电压切换(ZVS)转换器，其可以以可考虑到包括大小和重量的特征的优化而选择的高切换速度(例如，1MHz(或者，例如0.7至1.3MHz)等)来设置，其考虑到高频率和电压可以将高带隙材料(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)用于与例如开关、二极管和其他等的组件相关联的组件。此外，零电流检测器1714可以用于检测、更准确或精确地检测或确认零电流状况，从而更有助于更准确或精确地实现诸如ZVS等的软切换。
电流控制高压MOSFET开关例如可以是或包括一个或多于一个硅(Si)MOSFET或碳化硅(SiC)MOSFET，例如以共源共栅配置驱动的3.3kV MOSFET等。
极性控制开关1704例如可以被实现为单片IGBT桥或者以其他方式实现，尽管如图所示包括使用四个MOSFET和四个双极PNP晶体管的全桥(例如，H桥)，以在分辨率带宽滤波器(RBF)的正相位和负相位之间切换。关联的栅极驱动器例如可以是或包括诸如用于马达控制等的独立电压源或隔离栅极驱动器。尽管图17中未示出所有二极管，但在一些实施例中，诸如二极管等的各种组件可以使用宽带隙材料(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)来实现，包括例如一个或多于一个3.3kV额定SiC或GaN二极管。
参考波形生成器1722例如可以是或包括电压源，该电压源被编程为生成用于伺服回路控制1720的参考波形，该伺服回路控制1720用于控制电流控制MOSFET开关1710中的平均源电流。
在一些实施例中，电流感测电阻器1716用于获得如下的一个或多于一个信号(以及可能的其他信息或测量参数等)，该一个或多于一个信号可以由控制器用于确定对电流控制开关1710的任何必要调整，以使正递送给患者的电疗波形对应于或更准确地或精确地对应于由参考波形生成器1722提供的参考波形。电流感测电阻器1716是电路的电流感测部分的组件，其输出正从电源汲取的平均电流。调整电流控制MOSFET开关1710的切换频率，以诸如通过引起递送给患者的电流量相对于在无切换频率调整的情况下递送的量的增量增加或减少等来调整正递送给患者的波形。
参考图4A提供了可以在一些实施例中使用的示例控制器的详情。在示例电路1700中，如一般参考图4C所述，可以使用例如误差函数e(t)。例如，在一些实施例中，诸如在将电疗波形递送给患者期间的特定时间将表示测量电流(在所描绘的实施例中，从电源汲取的平均电流)的信号与表示参考波形电流的信号进行比较时等，可以从包括来自电流感测电阻器1716和低通滤波器1719的输出的输入来生成误差项。至少部分地基于该比较(或一些其他比较，以下说明其示例)，可以生成误差项并将其用作向压控振荡器(VCO)1724的输入，或者用于驱动和影响压控振荡器(VCO)1724的输出。VCO的输出进而可以用于影响或控制电流控制MOSFET开关1710的切换频率。例如，VCO的输出可以用作向开关定时锁存器的输入或用于驱动开关定时锁存器，该开关定时锁存器可以包括用于向电流控制MOSFET开关1710的栅极驱动的D触发器(DFF)。此外，在一些实施例中，当电流控制MOSFET开关1710中的电流降到零时，可以重置锁存器或DFF，这生成引起重置的重置脉冲，并且这可以有助于确保零电流切换(ZCS)或大致ZCS。
然而，在本示例电路1700中，电流控制MOSFET开关1710和包括电流感测电阻器1716的电流感测组件被放置在与患者负载不同的节点处，并且特别地被连接到接地端。在除颤应用中，例如，患者负载1702不需要参考接地端，因此不需要患者负载连接到接地端。电流控制开关1710和电流感测1716的这种放置可以产生例如更容易满足驱动要求并且不需要隔离相关联的栅极驱动等的优点。然而，在其他实施例中，电流控制开关1710(或多个开关)和电流感测可以被放置成直接测量通过患者负载1702的电流。这可以具有以下优点：可以直接且精确地测量通过患者的电流感测，但可能需要高电压隔离。
由于不直接测量向患者的电流，因此在确定电流控制MOSFET开关的切换频率的必要调整时，控制器的操作可能需要考虑测量电流与向患者的电流之间的差异。这可能是必要的，因为最终必须根据需要确定或估计和调整通过患者的电流。有许多不同的方式可以实现这一点。
在一些实施例中，至少部分地基于测量电流(潜在地还使用其他数据，诸如电路1700内的测量电参数、与电路配置或组件有关的数据、与在向患者递送电疗波形期间存在的实际或预期状况有关的数据、或者其他信息等)来确定或估计向患者/患者负载1702的电流。例如，在一些实施例中，可以基于通过电流控制MOSFET开关1710的测量电流结合其他测量或估计参数(诸如一个或多于一个电容器电压、一个或多于一个测量或估计切换损耗或其他数据等)来确定或估计向患者的电流。在一些实施例中，在这方面可以使用一个或多于一个算法。这样，可以在包括所测量的电流和所确定或估计的通过患者负载的电流的参数的组合之间进行对应或映射。控制器可以利用该映射来确定对电流控制MOSFET开关1710的所需调整，使得正递送给患者的电流波形与参考波形匹配。
在各种实施例中，该映射可以可能地通过使用一个或多于一个算法并且针对一系列参数和电流水平在将电疗波形递送到患者之前进行，或者可以可能地使用控制器的存储器中所存储的一个或多于一个算法诸如实时地等在递送期间由控制器进行。此外，映射可以诸如通过使用电路分析等分析地进行，或者可以诸如通过使用电路的操作的实际测试等以经验的方式进行，或者可以通过两者的某个组合来进行。在一些实施例中，映射数据可以存储在控制器的存储器中，或者可以输入到控制器。
在各种实施例中，控制器可以在结合映射时以各种方式操作。例如，控制器可以将表示测量电流的信号与表示参考波形电流的信号进行比较，从而生成与测量电流和参考波形电流之间的差相关的误差信号。然而，在参考图4C所述的实施例中，控制器可以基于使误差函数e(t)最小化来确定所需的调整，该误差函数e(t)表示随时间经过的向患者的电流与参考波形电流之间的差。这样，在一些实施例中，映射可以用于确定表示所确定或估计的向患者的电流与参考波形电流之间的差的导出误差信号，然后可以使用误差函数e(t)。当然，存在控制器可以操作的许多其他方式。然而，在一些实施例中，这些可以具有的共同之处在于，必须使用包括测量电流(不是向患者的电流)的一个或多于一个参数来确定或估计向患者的电流，并且对电流控制MOSFET开关1710的调整必须基于调整正递送给患者的电流波形以与参考波形相对应。
在一些实施例中，通常市售的电气组件可以不被设计或理想地设计为应对与本发明的实施例(包括电路1700，诸如在除颤应用中等)相关联的高电压和关联的应力。因此，在一些实施例中，对一些组件进行调整、修改或添加，或者可以例如串联使用多个组件以使用可用组件实现或更好地实现累加效果。例如，一些市售组件(诸如电感器等)可以具有能够承受高达2.8kV或5.6kV的介电绝缘，这对于根据本发明的一些应用可能是不够的或不理想的。在一些实施例中，例如，诸如通过将某种形式的封装或保形涂层浸渍应用于市售组件等，采取措施来改善这样的规格或公差，这可以有效地带来更好地适合于极高电压应用的定制组件的创建。可以进行广泛的实验和测试以确保这种定制的有效性、可靠性和安全性。
图18是可以由(诸如可以由图17的电路1700实现等的)准谐振治疗电流控制系统产生的双相直线波形1800的图解例示。所描绘的波形1800表示由图17中描绘的电路1700产生的实际波形。在一些实施例中，准谐振电路可以用于向患者递送各种形状和形式的指定的任意电流波形。波形1800表示一个特定的这种波形，其可以有利于在包括除颤应用的一些应用中使用。为了产生所描绘的波形1800，生成匹配参考电流波形，并且将关联的信号输入到电路1700的控制器。然后，例如，如参考图12至图17所述，控制器重复地或连续地调整电路1700的高压MOSFET开关1710的切换频率，以将在向患者的递送期间生成的电疗电流波形调整成匹配参考波形。
双相直线波形1800包括：从零电流1801开始，急剧的电流水平尖峰1802，之后是大致稳定但略微下降和稍微变化/颠簸的电流水平时间段1804，随后是急剧下降1808到负电流水平(这表示极性的变化)，之后是时间段1808，在该时间段期间，电流水平首先逐渐然后更急剧地移回到零电流1810。
图19是具有单个驱动器电路3602的患者继电器电路3600的示例性示意图，而图20是具有串联连接的两个驱动器电路3702、3704的患者继电器3700的示例性示意图，其可以用在根据本发明实施例的各种治疗电流控制网络(例如，图2A、图2B和图12所示的网络275、200、1200的实施例等)中或者与这些各种治疗电流控制网络一起使用。在一些实施例中，宽带隙材料(诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)用在患者继电器的组件(诸如可以包括SiCMOSFET等)中。例如，在一些实施例中，使用SiC MOSFET可以提高能量效率和性能(包括使泄漏电流最小化)。这可以包括例如将总泄漏电流(诸如可以被计算为所有SiC MOSFET的最大泄漏电流的总和)保持在最大值以下，例如在50微安(或者例如根据需要或多或少，诸如30至70微安等)以下等。
在诸如图20所示的实施例3700等的一些实施例中，可以包括两个或多于两个驱动器电路(诸如各自与SiC MOSFET相关联的驱动器电路等)，并且这些驱动器电路串联连接，以诸如在各个SiC MOSFET没有额定为足够电压的情况下等实现所需电压等。例如，在一些实施例中，各SiC MOSFET可以额定为3.3kV，并且两个(或多于两个)SiC MOSFET可以用于串联的驱动器电路中。在使用两个或多于两个驱动器电路的一些实施例中，患者继电器电路可以包括一个或多于一个平衡电路部分，其可以包括一个或多于一个电阻器和/或一个或多于一个电容器。
图21是根据本发明实施例的包括简化电路1901的双向充电网络1900的示例性示意图。整体电路1901一般包括可以与反激转换器配置相关联的一些方面。电路1901与诸如电池1902和储能电容器1904(诸如高压储能电容器等)等的电压源连接，该储能电容器1904可以与治疗电流控制网络电耦接并向其提供能量，以例如向患者递送电疗波形。通常，例如参考包括图2C和图10A至图10D的先前附图来说明根据各种实施例的双向充电网络的各种特性以及一些其他具体示例。
可以包括其他未示出的组件的整体电路1901包括与电池1902连接的第一电路或一次侧1922和与储能电容器1904连接的第二电路或二次侧1924。电路1901进一步包括与一次侧1922和二次侧1924连接的包括电感器Lp和Ls的中央变压器1920。变压器1918用于诸如在特定时间段期间等储存来自电池1902的能量并将所储存的能量的至少一部分传递到储能电容器1904，以及储存来自储能电容器1904的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到电池1902。如以下所述，电路1901还包括开关Sf和Sr以及二极管Dr和Df。
电路1901还包括一次侧箝位电路1918和二次侧箝位电路1920。在各种实施例中，电路可以包括在一次侧1922和二次侧1924中的任一个或两个上的一个或多于一个有源或无源箝位电路，并且在一些实施例中可以包括一个或多于一个缓冲电路。通常，箝位电路可以用于例如固定信号峰。在具有反激方面的双向充电控制电路的一些实施例中，可以在一次侧1922和二次侧1924这两者上使用有源和/或无源箝位电路，以有利于并改善性能。例如，箝位电路可以促进电路操作的更大或更精确的控制或者更容易控制。此外，箝位电路通常可以有助于节省能量或更高的能量效率。有源箝位可以通过减慢振荡来促进能量的重新使用并且实现或促进谷切换以提高能量效率，尽管无源箝位电路不排除谷切换。此外，箝位电路可以覆盖或减少过高的电压或者电压波动或峰，这特别是在高压应用中可能对电气组件施加应力或损坏。
然而，考虑到二次侧1924上的高电压，二次侧的有源箝位电路可以更大、更重且更昂贵，而一次侧上的有源箝位电路可以更小、更轻且更便宜。因此，取决于因素的特定优化平衡，在一次侧1922可以优选有源箝位电路，而在二次侧1924可以优选无源箝位电路。然而，在一些实施例中，二次侧上的有源箝位可以显著提高能量效率，例如提高约10至20％，因此，在一些实施例中，尽管存在潜在的缺点或成本，二次侧的有源箝位可能是优选的。另外，考虑到一次侧1922上的较低电压，一次侧1922的操作的控制通常比二次侧1924的操作的控制容易。由于有源箝位电路需要控制(这通常在一次侧1922上更容易并且在二次侧1924上更困难)，因此这呈现了潜在地优选一次侧1922的有源箝位电路和二次侧1924的无源箝位电路的原因。另一方面，由于如所述无源箝位也具有潜在的优点，因此在一些实施例中，可以在一次侧1922使用无源箝位。
在概念上，在一些实施例中，诸如根据简化电路1901等的具有反激方面的双向充电控制电路可以被视为大致包括具有控制开关部分(诸如开关Sf和二极管Dr等)和反激开关部分(诸如开关Sr和二极管Df等)的变压器(诸如变压器1920等)，其可以被视为跨变压器1920镜像(从一次侧1922到二次侧1924)。通过认识到续流二极管(诸如Dr等)本质上是开关，进一步简化是可能的；因此，二极管功能可以集成到控制开关中，从而允许将该面积减小到变压器1920的任一侧上的单个开关(诸如开关Sf和Sr等)。在这种简化的概念模型中，通过控制两个开关(诸如开关Sf和Sr等)的操作的定时来控制跨变压器1920移动的能量的方向和大小的控制。在所描绘的简化电路1901中，使用二极管Dr和Df，而不是集成开关功能，以简化电路设计和控制。然而，可以利用使用控制开关(诸如Sf等)执行二极管(诸如Dr等)的功能的概念来显著改善整体实际电路性能。
通常，使用反激相关配置的双向充电控制网络(诸如电路1901等)可以在各种实施例中的应用中提供某些优点。例如，这些双向充电控制网络可以利用相对较少的组件。此外，这些双向充电控制网络可以允许具有低变压器匝数比的高电压升压比，这可以允许减少变压器寄生效应。另外，这些双向充电控制网络还可以提供相对于其他配置的相对较高的功率密度，这可以增加便携性。然而，这些双向充电控制网络可能需要特定或精确的配置以允许足够的控制。此外，这些双向充电控制网络可能需要能够承受包括高电压应力的高度应力的组件，其中高电压应力超过输入和输出电压。此外，在一些实施例中，反激配置方面需要将大量能量储存在变压器铁芯中的磁场中，这可导致潜在地比在其他配置(例如，如果这些配置不将能量储存在变压器铁芯中的磁场中)中可能经历的更大的铁芯损耗。通常，在一些实施例中，使用反激相关配置的双向充电控制网络(诸如电路1901等)可以提供或允许诸如例如高功率密度和相对较少组件等的优点。
图22是被实现为电路2000的双向充电网络的框图，该电路2000可以是并入了如图21所示的简化电路1901的各方面的示例实现。简化电路2000包括(以及未示出的可能其他组件等)：定制变压器2002(其可以是如图21所示的变压器1920的示例)、一次侧开关2004(其可以是如图21所示的开关Sf的示例)、一次侧有源箝位(箝位电路)2006(其可以是如图21所示的一次侧箝位电路1918的示例)、一次侧栅极驱动器2008、二次侧开关2010(其可以是如图21所示的开关Sr的示例)、二次侧栅极驱动器2012、二次侧无源箝位器2014(其可以是如图21所示的二次侧箝位电路1920的示例)、电池(其可以是如图21所示的电池1902的示例)和旁路电容器2016、输出/高压储能电容器2018(其可以是如图21所示的储能电容器1904的示例)、以及一次侧有源箝位驱动器2020。
图23至图29是实现如图22所示的电路2000的组件的示例电路的示意图。
图23是定制变压器电路2002(如图22所示)的示意图。通常，定制变压器电路2002被设计用于高压隔离并且具有非常高的匝数比。
图24是一次侧开关2004的示意图。一次侧开关2004被配置或选择用于最小化的切换损耗和最小化的物理体积。
图25是一次侧有源箝位2006的示意图。参考图21描述了特别是一次侧(考虑到其相对于二次侧的更低电压)上的有源箝位的优点。箝位2006使用开关RC阻尼器。通常，电阻器(R7)和电容器(C12)的调谐结合物理装置配置来进行，电阻被最小化以最小化能量损耗。在一些实施例中，例如在电容器C12的ESR提供足够的阻尼的情况下，可以省略R7。在图25中，电感器2008例如可以表示箝位2006的寄生电感或用于减慢箝位切换瞬态以改善EMC性能的有意电感。
图26是一次侧栅极驱动器2008的示意图。栅极驱动器2008被配置或选择为保持对一次侧开关2004和箝位开关的控制尽可能简单，并且被专门设计用于驱动GANFET(氮化镓FET)。
图27是二次侧开关2010的示意图。开关2010被配置或选择为允许超快切换速度并使能量损耗最小化。
图28是被实现为隔离栅极驱动器的二次侧栅极驱动器2012的示意图。在一些实施例中，栅极驱动器可能需要隔离DC/DC转换器。在各种实施例中，栅极驱动器2012可以使用单独的转换器或者可以与控制器组合。
图29是二次侧无源箝位2014的示例性示意图。在一些实施例中，箝位2014可以使用一个或多于一个肖特基二极管以获得更快的响应时间。箝位2014可能需要被调谐到物理电路配置。
图30至图33是可以用如图21所示的简化双向充电控制电路1901或如图22所示的电路2000实现的充电和电流流动路径的示例性示意图。
利用双向充电控制电路1901(或实现其的电路，诸如图22所示的电路2000等)，在正向充电时，能量从电池1902传递到储能电容器1904，而在反向充电阶段，能量从储能电容器1904传递到电池1902。正向充电包括两个阶段：充电阶段，其中能量从电池1902传递到变压器1920以储存在变压器1920中，之后是放电阶段，其中能量从变压器1920传递到储能电容器1904以储存在储能电容器中。以这种方式，正向充电和放电阶段将能量从电池1902传递到储能电容器1904，以供储能电容器1904储存。这例如可以用于对储能电容器1904充电，使得储能电容器1904具有能量以提供给治疗电流控制网络从而向患者递送电疗波形。
然而，由于电路1901是双向的，因此通常也存在类似的反向模式。反向充电也包括两个阶段：充电阶段，其中能量从储能电容器1904传递到变压器1920以储存在变压器1920中，之后是放电阶段，其中能量从变压器1920传递到电池1902以储存在电池1902中。以这种方式，反向充电和放电阶段将能量从储能电容器1904传递到电池1902，以供电池1902存储。这例如可以用于将未使用能量从储能电容器1904返回到电池1902。
图30示出正向充电路径2802，其中电流通常沿顺时针方向流动，从而允许能量从电池1902传递到变压器1920以储存在变压器1920中。图31示出具有通常顺时针电流流动的正向放电路径2902，从而允许能量从变压器1920传递到储能电容器1906以供储能电容器1904储存。
图32示出具有通常逆时针电流的反向充电路径3002，从而允许能量从储能电容器1904传递到中央变压器1920以储存在变压器1920中。图33示出具有通常逆时针电流流动的反向放电路径，从而允许能量从变压器1920传递到电池1902以供电池储存。
图34是在正向和反向充电中的理想化充电波形(具有不同的缩放比例)的图解例示，其可以与如图21所示的简化双向充电控制电路1901的操作相关联。如图所示，波形与临界导通模式(BCM)控制相关联。具体地，标绘图3202示出正向充电时在开关Sf处测量到的电流(其表示一次侧1922绕组中的电流)、或者反向充电时在开关Sr处测量到的电流(其表示二次侧1924绕组中的电流)。标绘图3206示出正向充电时在开关Df处测量到的电流(其表示二次侧1924绕组中的电流)、或者反向充电时在DR处测量到的电流(其表示一次侧1922绕组中的电流)。因此，在所描绘的实施例中，通过Df和Dr的电流始终表示通过一次侧1922绕组的电流，并且通过Sf和Dr的电流始终表示通过二次侧1924绕组的电流。
电压波形标绘图3204和3208分别示出方波，这些方波分别示出了相对于如图21所示的电池1902和电容器1904的负极端子的一次和二次绕组底部的电压。在各个方波中，当电流接通并且流经时，电压降到零(各方波的底部水平线)，但当电流断开并且不流经时，电压增加到较高电压(各方波的顶部水平线)。在标绘图3204中，中心水平线表示电池1902电压，并且在标绘图3208中，中心水平线表示储能电容器1904电压。
图35是根据本发明实施例的功率优化连续导通模式(CCM)波形和临界导通模式(BCM)波形的图解例示。标绘图2602涉及BCM，而标绘图2604涉及CCM。
图36是图解例示，其中标绘图3402示出在输出/储能电容器处的在横轴上示出的电压范围上的根据一些实施例的按BCM能量传递分割的功率优化CCM能量传递。因此，纵轴值与用相对于BCM的功率优化CCM传递能量快多少相对应。
图37是根据本发明实施例的与CCM控制一起使用的平均输入电流感测电路2010的示例性示意图。并非所有CCM控制都至少部分地基于平均电池电流。例如，许多CCM控制基于绕组电流的测量。本发明的一些实施例如提供CCM控制，该CCM控制至少部分地通过使用平均电池电流(诸如结合已知源(例如，电池)和负载(例如，电容器)等)以及可用的转换器设计来补偿绕组电压和电流的不稳定性，以诸如确保最大能量传递等。
在一些实施例中，BCM与谷切换一起使用，这可以提高能量效率。通常，无论是利用CCM还是BCM，平均电流都可以与平均能量传递成比例。然而，BCM模式的潜在优点是在某些情况下BCM可以。另一方面，CCM可以具有峰电流相同的更高平均电流，因此CCM可以具有更高的能量传递速率，尽管可能以更高损耗/更低效率为代价。
如标绘图2602、2604所示，功率优化CCM可以在低输出电压处提供比BCM更快的能量传递，例如在低电压处能量传递快75％等。然而，功率优化CCM相对于BCM还可能导致更高的开关和变压器损耗，并且可能使得诸如在高于某个阈值的电压处等，足够稳定的控制变得困难或不可能，并且还可能使得控制在反向模式下特别困难。在一些实施例中，在BCM变得不可充分控制的情况下，断续导通模式(DCM)可以用作回退。在一些实施例中，控制器可以处于使用例如CCM(诸如功率优化CCM等)、具有谷切换的BCM、无谷切换的BCM和DCM以及可能的其他等的模式。在一些实施例中，控制器可以利用可包括电压或电压范围的因素在不同情况下在特定的这种模式之间切换，以提供最佳性能和/或效率。在一些实施例中，控制器可以在这方面使用一个或多于一个算法。
考虑到CCM和BCM的相对优点和缺点，特别是在不同的电压范围处，一些实施例使用CCM和BCM的组合来实现最佳操作。例如，CCM可以在其是最佳的或被确定为可能是最佳的某些时间段(诸如与较低电压范围(以及潜在的其他条件)相关联的时间段等)期间使用，而BCM可以在其是最佳的某些时间段(诸如与较低电压范围相关联的时间段等)期间使用。在一些实施例中，控制器可以使用一个或多于一个算法来确定在特定时间或在特定时间段期间CCM或BCM是否是最佳的或被确定为可能是最佳的。控制器可以相应地引起CCM或BCM的使用，并且例如根据可以包括关联的操作电压范围的条件，可以引起两者之间的交替。
在双向充电中，由于能量可以被传递到电池(诸如图21所示的电池1902等)，因此如果诸如在双向充电控制电路1901的操作期间等电池过充电或可能变得过充电，则这可能会带来问题。如本文所使用的术语，电池过充电或电池过电荷例如可以包括对电池充电或电池的电荷超过特定的预定限制，该限制可以考虑到一个或多于一个因素来限定，这些因素结合电池和/或其操作例如可以包括与电池的额定或电压额定、安全性、可靠性、不损坏电池、高效操作、最佳操作或最佳性能以及可能的其他等相关的因素。如本文所使用的术语，电池充电限制或电池电荷限制可以包括电池被过充电所超过的电池充电或电池电荷的限制。
在一些实施例中，在双向充电控制网络和电路的使用中，可以使用各种配置、操作、策略、技术或方法，以避免或最小化电池过充电的风险。例如，在一些实施例中，电池充电、或者所确定的、估计的或预期的电池充电限于电池充电限制的一定百分比(例如，处于或超过电池充电限制的80％且小于100％)，使得例如超过特定预期水平的非预期电池电荷不会或不太可能无意地或意外地将电池电荷增加得超过电池充电限制。此外，在一些实施例中，当能量经由变压器1920从储能电容器(诸如图21所示的储能电容器1904等)传递到电池(诸如图21的电池1902等)时，可以对能量被传递到电池1902以供电池1902储存的速率或所确定的、估计的或预期的速率进行限制或节流，以避免过充电或最小化过充电的风险，诸如在一些实施例中可以包括使用一个或多于一个算法等。例如，在一些实施例中，在确定与向电池1902传递能量相关的限制或节流水平时，可以考虑到电路操作中的能量消耗(其例如可以是操作期间的能量损耗)的速率或者所确定的、估计的或预期的速率以及随后的电池1902电荷消耗，使得不会发生或不太可能发生过充电。这例如可以包括确保向电池1902的能量传递或电池1902的充电的速率或者所确定的、估计的或预期的速率不超过从电池1902向外的能量传递或电池1902的放电的速率或者所确定的、估计的或预期的速率，由此防止或最小化电池电荷意外增加或电池过充电的风险。
在一些实施例中，双向充电控制网络或电路(诸如电路1901等)的控制可以包括谷切换的使用，其例如可以通过减少能量损耗来节省能量或带来更高的能量效率。在一些实施例中，可以将BCM(或者在一些时间段期间将BCM)以及谷切换和一个或多于一个有源箝位(诸如图25所示的一次侧1922上的有源箝位2006(或图21所示的一次侧1922或二次侧1924上的一个或多于一个其他有源箝位)等)一起使用。然而，在一些实施例中，可以在无有源箝位的情况下使用谷切换。
在一些实施例中，利用诸如电路1901等的双向充电控制网络，可以在各种电气组件中使用宽带隙材料(诸如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等)，从而提供操作和效率方面的优点，其包括允许以较少的能量损耗更快地切换，由此允许诸如磁性组件等的更小的组件，从而减少重量和大小并增加潜在的便携性。在一些实施例中，诸如使用CCM控制等，可以实现例如约4秒的电池和电容器充电时间(或者例如以秒为单位，0.3至10，诸如0.3至0.5、0.5至0.7、0.7至1.0、1.0至2.0、2.0至3.0、3.0至4.0或4.0至7.0或者7.0至10等)。然而，在一些实施例或实现中，更快的充电时间可能需要权衡，例如实质上更大的转换器等。因此，在一些实施例中，可以基于可能包括预期的一个或多于一个应用、对便携性或便携程度的需要以及潜在的其他因素的因素来考虑和优化充电速度和组件的选择。
图38是根据本发明实施例的包括与变压器电路3804连接的第一电路3802的双向充电控制网络3800的示例性示意图。如图所描绘的，双向充电控制网络3800可以被称为电流馈送DC-DC转换器的形式。
如图所描绘的，在双向充电控制网络3800中，第一电路3802与电池3810连接，并且变压器电路3804与用于提供供递送给患者的电疗电流用的能量的储能电容器3812连接。第一电路3802被配置为以降压容量在正向模式下操作，并且以升压容量在反向模式下操作。更特别地，第一电路3802被配置为同步转换器以作为同步降压转换器在正向模式下操作，并且作为同步升压转换器在反向模式下操作。在正向模式中，能量从电池3810流动到储能电容器3812以由储能电容器3812储存，并且在反向模式中，能量从储能电容器3812流动到电池3810以由电池3810储存。
如图所描绘的，第一电路3802包括被配置为半桥的两个开关S1和S2、以及一个电感器L1。第一电路3802经由中间节点N1和N2连接到变压器电路3804。
变压器电路包括包含开关S3至S6的H桥3806，该H桥3806经由节点N3和N4连接到变压器3808。变压器3808经由节点N5和N6连接到电路3800的包括半桥3814的一部分，半桥3814包括开关S7和S8以及电容器Cl和C2，该部分经由节点N7和N8连接到储能电容器3812。
在一些实施例中，变压器电路3804使用高频输入斩波来实现几乎完美的DC变压器行为。H桥3806(全桥)的使用可以帮助最大化变压器斩波的使用，从而帮助最小化整体尺寸和重量。此外，在一些实施例和电路3800配置中，变压器3808仅需要一个一次侧绕组，并且消除了没有电流通过变压器3808的死区时间，该特性可以帮助最小化所需的斩波量。
此外，半桥3814的使用可以帮助最小化高压有源组件的所需数量，从而也帮助最小化大小、重量和/或成本。例如，对于更高电压操作，可能需要更大、更昂贵的高压开关，并且可能需要隔离栅极驱动器来接通和断开开关。各个隔离栅极驱动器进而可能需要自身的具有变压器的电源以用于隔离，这可能显著增加电路3800组件作为整体的大小、重量和/或费用。
图39是根据本发明实施例的如图38所示的示例变压器电路3804的示例性示意图3900，其包括表观电容3904的例示3904。参考图38和图39，在中间节点N1和N2处，并且因此相对于第一电路3802的操作，变压器电路3804具有比储能电容器的电容大得多的简化的等效或表观电容，同时还使表观电容表现为高电容但低电压的电容器。具体地，在所描绘的示例中，储能电容器3812具有100微法的电容，而表观电容大得多，为11.56法。例如，在一些实施例中，阻抗变换是(2*Nsec/Npri)2的因子，其中Nsec是变压器3808的二次匝数计数且Npri是变压器3808的一次匝数计数。例如，匝数比可以是170(或例如150至190)，因此电容可以是(2*170)2*100uf＝100uf＝11.56F。在一些实施例中，跨较高表观电容3906的较低视在电压可以产生优点，这些优点包括可以使电路3800在降压电容中的操作更简单和高效。
图40是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括第一正向模式电流流动路径4000(其包括子路径4002和4004)的例示。图41示出包括子路径4102和4104的第二正向模式电流流动路径4100。正向模式路径4000、4100得到简单的方波驱动并且具有50％的占空比，这使得能够进行相对简单的控制和操作。特别地，例如，50％的占空比使得通过变压器3808的平均电流为零或大致为零，从而消除或大大减少了场累积，这对于最佳变压器操作是重要的。
图42是根据本发明实施例的图38的双向充电控制网络的示例性示意图，该双向充电控制网络包括包含子路径4202和4204的第一反向模式电流流动路径4200的例示。图43例示包括子路径4302和4304的第二反向模式电流流动路径4300。类似于正向路径4000、4100，反向路径4200、4300得到简单的方波驱动并且具有50％的占空比，这允许相对简单的控制和操作。
图44包括根据本发明实施例的与图40至图41相关联的电流和电压波形4402至4410的图解例示。图45包括与图42至图43相关联的电压波形4502至4510的图解例示。更特别地，标绘图4402和4404分别示出从第一正向模式电流流动路径4000和第二正向模式电流流动路径4100产生的大致方波。标绘图4406和4408分别示出从第一反向模式电流流动路径4200和第二反向模式电流流动路径4300产生的大致方波。在图44中，与正向模式下的操作有关的标绘图4410示出在能量从电池3810流动到储能电容器3812时储能电容器上的稳定上升电压。相反，在图45中，与反向模式下的操作相关的标绘图4510示出在能量从储能电容器3812流动到电池3810时储能电容器上的稳定下降电压。图46包括根据本发明实施例的与图38的双向充电控制网络相关联的电压波形的图解图示。具体地，标绘图4606示出在正向模式4602和反向模式4604中通过电池3810的上升电流和下降电流。标绘图4608示出在正向模式4602和反向模式4604中通过变压器3808的交流电流。标绘图4610示出储能电容器3812电压在能量从电池3810流动到储能电容器3812时在正向模式4602中稳定地上升，并且在能量从储能电容器3812流动到电池3810时在反向模式4604中稳定地下降。
图47是例示包括治疗递送控制元件的各种装置的系统4700的组件的示意图，这些治疗递送控制元件可以并入治疗电流控制系统的实施例的各方面。图48是示出如下系统的组件的示意图，该系统包括患者监测器以及具有治疗递送控制元件的治疗性医疗装置，这些治疗递送控制元件可以并入治疗电流控制系统的实施例的各方面。在图47和图48中，医疗装置可以包括诸如除颤器或起搏器等的装置，其可以并入本文所述的实施例，诸如治疗电流控制系统或治疗电流控制网络等。如图47和图48所示的医疗装置还可以包括便携式、可穿戴式或手持式种类。
参考图47，例如，示意性示出关于本文的各个附图所论述的各种装置的组件的示例。这些装置可以包括医疗装置110、一个或多于一个附加医疗装置210、一个或多于一个计算装置310和一个或多于一个服务器1110。在实现中，医疗装置110和210中的至少一个可以是被配置为向患者递送医学治疗的治疗性医疗装置，并且可以不限于患者监测和/或诊断护理。计算装置370可以适于用作医疗装置。在实现中，计算装置370可以不是被配置为向患者递送治疗的治疗性医疗装置。在这样的实现中，计算装置370可以限于患者监测和/或诊断护理。
装置110、210、310和1110中的一个或多于一个可以经由通信耦接298、396、397、1170、1180和/或1190通信地耦接。这些通信耦接各自可以是有线和/或无线通信链路。有线通信链路可以包括有线电耦接、经由光缆的光耦接等。无线通信链路可以包括经由射频或其他传输介质和/或经由诸如局域网、自组织网络、网状网络、蜂窝和/或其他通信网络、计算机网络等的网络的耦接。这里描述的通信链路可以利用例如802.11、
Figure BDA0004113670340000861
等的协议。通信链路可以包括可以经由通信RFID标签实现的近场通信。通信链路可以包括一个或多于一个网络(例如，网络101和111)，诸如局域网、蜂窝网络、卫星网络和/或计算机网络(例如，因特网协议(IP)网络)等。在各种实现中，本文描述的通信耦接可以提供安全和/或认证的通信信道。在实现中，本文描述的装置可以加密和/或解密经由通信耦接发送和/或接收的数据。
在图47中，组件120、121、130、144、145和155彼此(直接地和/或间接地)通信地耦接以进行双向通信。类似地，组件220、221、230、244、245和255彼此(直接地和/或间接地)通信地耦接以进行双向通信，并且组件320、321、330、344和345彼此(直接地和/或间接地)通信地耦接以进行双向通信。
尽管在图47中被示出为单独实体，但组件120、121、145和/或155可以被组合成一个或多于一个分立组件，并且组件145和/或155可以是处理器120的一部分。处理器120和存储器121可以包括和/或耦接到关联的电路，以进行本文所述的功能。尽管在图47中被示出为单独实体，但组件220、221、245和/或255可以被组合成一个或多于一个分立组件，并且组件245和/或255可以是处理器220的一部分。处理器220和存储器221可以包括和/或耦接到关联的电路，以进行本文所述的功能。尽管在图47中被示出为单独实体，但组件320、321和345可以被组合成一个或多于一个分立组件，并且组件345可以是处理器320的一部分。处理器320和存储器321可以包括和/或耦接到关联的电路，以进行本文所述的功能。
医疗装置110和/或210可以包括治疗递送控制模块155或255。例如，治疗递送控制模块155和/或255可以是电疗递送电路，该电疗递送电路包括被配置为储存用于起搏脉冲或除颤脉冲的电能的一个或多于一个电容器。电疗递送电路还可以包括电阻器、附加电容器、继电器和/或开关、诸如H桥接器(例如，包括多个IGBT)等的电桥、电压测量组件和/或电流测量组件。作为另一示例，治疗递送控制模块155和/或255可以是被配置为控制机械按压装置的按压装置机电控制器。作为又一示例，治疗递送控制模块155和/或255可以是被配置为控制药物递送、温度管理、通气和/或其他类型的治疗递送的机电控制器。
医疗装置110(例如，第一医疗装置)可以并入和/或被配置为耦接到一个或多于一个患者接口装置160。(一个或多于一个)患者接口装置160可以包括一个或多于一个治疗递送组件161a和一个或多于一个传感器161b。类似地，医疗装置210(例如，第二医疗装置)可以并入和/或被配置为耦接到一个或多于一个患者接口装置260。(一个或多于一个)患者接口装置260可以包括一个或多于一个治疗递送组件261a和一个或多于一个传感器261b。计算装置370可以适于医疗用途，并且可以并入和/或被配置为耦接到一个或多于一个患者接口装置360。(一个或多于一个)患者接口装置360可以包括一个或多于一个传感器361。(一个或多于一个)治疗递送组件261a可以大致如本文关于(一个或多于一个)治疗递送组件161a所述。类似地，(一个或多于一个)传感器261b和361可以大致如本文关于(一个或多于一个)传感器161b所述。
医疗装置210可以以大致类似于以上针对医疗装置110所述的方式接收患者数据。装置210可以基于从(一个或多于一个)治疗递送组件261a和(一个或多于一个)传感器261b接收到的信号来接收患者数据。(一个或多于一个)传感器261b可以大致如本文关于(一个或多于一个)传感器161b所述。
(一个或多于一个)传感器161b、261b和361可以包括感测电极(例如，感测电极162)、通气和/或呼吸传感器(例如，通气和/或呼吸传感器164)、温度传感器(例如，温度传感器167)、胸外按压传感器(例如，胸外按压传感器168)等。例如，感测电极可以包括心脏感测电极。心脏感测电极可以是导电的和/或电容性电极，这些导电的和/或电容性电极被配置为测量患者的电生理现象中的变化，以测量患者的ECG信息。感测电极可被配置为测量患者的经胸阻抗和/或心率。通气和/或呼吸传感器可以包括肺活量测定传感器、流量传感器、压力传感器、氧和/或二氧化碳传感器(例如，诸如脉搏血氧饱和度传感器、氧合传感器(例如，肌肉氧合/pH)、O2气体传感器和二氧化碳描记传感器、阻抗传感器等中的一个或多于一个)及其组合。温度传感器可以包括红外温度计、接触式温度计、远程温度计、液晶温度计、热电偶、热敏电阻等，并且可以从内部和/或从外部测量患者温度。胸外按压传感器可以包括一个或多于一个运动传感器，该一个或多于一个运动传感器例如包括一个或多于一个加速度计、一个或多于一个力传感器、一个或多于一个磁传感器、一个或多于一个速度传感器、一个或多于一个位移传感器等。胸外按压传感器可以将表示胸部运动的一个或多于一个信号经由有线和/或无线连接提供到医疗装置110和/或210。胸外按压传感器例如可以是但不限于按压球、智能电话、手持装置、可穿戴装置等。胸外按压传感器可被配置为检测救援者和/或自动胸外按压装置(例如，带系统、活塞系统等)所赋予的胸部运动。胸外按压传感器可以提供指示胸外按压数据的信号，该胸外按压数据包括位移数据、速度数据、释放速度数据、加速度数据、力数据、按压速率数据、驻留时间数据、保持时间数据、血流量数据、血压数据等。在实现中，除颤和/或起搏电极可以包括或被配置为耦接至胸外按压传感器。
在各种实现中，(一个或多于一个)传感器161b、261b和/或361可以包括被配置为提供传感器数据的一个或多于一个传感器装置，该传感器数据例如包括但不限于心电图(ECG)、血压、心率、呼吸率、心音、肺音、呼吸音、潮气末CO2、肌氧饱和度(SMO2)、氧饱和度(例如，SpO2和/或PaO2)、脑血流量、护理点实验室测量(例如，乳酸盐、葡萄糖等)、温度、脑电图(EEG)信号、脑氧水平、组织pH、组织液水平、经由超声、喉镜检查和/或其他医学成像技术的图像和/或视频、近红外反射光谱、呼吸描记、心动描记以及/或者患者移动。图像和/或视频可以是二维或三维的。
一个或多于一个治疗递送组件161a和261a可以包括电疗电极(例如，电疗电极166a)、(一个或多于一个)通气装置(例如，通气装置166b)、(一个或多于一个)静脉内装置(例如，静脉内装置166c)、(一个或多于一个)按压装置(例如，按压装置166d)等。例如，电疗电极可以包括除颤电极、起搏电极及其组合。通气装置可以包括管、面罩、腹部和/或胸外按压机(例如，带、胸甲等)等及其组合。静脉内装置可以包括药物递送装置、流体递送装置及其组合。按压装置可以包括诸如腹部按压机、胸外按压机、带、活塞及其组合等的机械按压装置。在各种实现中，(一个或多于一个)治疗递送组件161a和/或261a可以被配置为提供传感器数据和/或被耦接到传感器和/或并入传感器。例如，电疗电极可以提供诸如经胸阻抗、ECG、心率等的传感器数据。此外，电疗电极可以包括和/或耦接到胸外按压传感器。作为另一示例，通气装置可以耦接到和/或并入流量传感器、气体种类传感器(例如，氧气传感器、二氧化碳传感器等)等。作为另一示例，静脉内装置可以耦接到和/或并入温度传感器、流量传感器、血压传感器等。作为又一示例，按压装置可以耦接到和/或并入胸外按压传感器、患者位置传感器等。治疗递送控制模块155和255可以配置为分别耦接到并控制(一个或多于一个)治疗递送组件161a和261a。
一个或多于一个传感器161b、261b和361以及/或者治疗递送组件161a和261a可以提供传感器数据。在操作界面和/或回放界面处提供的患者数据可以包括传感器数据。例如，医疗装置110(例如，第一医疗装置)可以处理从(一个或多于一个)传感器161b和/或(一个或多于一个)治疗递送组件161a接收到的信号以确定传感器数据。类似地，医疗装置210可以处理从(一个或多于一个)传感器261b和/或(一个或多于一个)治疗递送组件261a接收到的信号以确定传感器数据，并且计算装置370可以处理从(一个或多于一个)传感器361接收到的信号以确定传感器数据。
参考图48，示出模块化治疗性医疗装置/患者检测器的组件的示例4800。模块化治疗性医疗装置/患者监测器可以包括被配置为彼此通信地耦接的治疗性医疗装置和患者监测器。例如，治疗性医疗装置可以是除颤器，并且模块化治疗性医疗装置/患者监测器可以包括被配置为彼此通信地耦接的除颤器和患者监测器。尽管在图48中被示出为单独实体，但组件420a、421a、445a和/或455可以被组合成一个或多于一个分立组件，并且组件445a和/或455可以是处理器420a的一部分。类似地，尽管在图12中被示出为单独实体，但组件420b、421b和/或445b可以被组合成一个或多于一个分立组件，并且组件445b可以是处理器420b的一部分。处理器420a和存储器421a可以包括和/或耦接到关联的电路，以进行本文所述的功能。类似地，处理器420b和存储器421b可以包括和/或耦接到关联的电路，以进行本文所述的功能。组件420a、421a、430a、444a、445a和455彼此(直接地和/或间接地)通信地耦接以进行双向通信。类似地，组件420b、421b、430b、444b和445b彼此(直接地和/或间接地)通信地耦接以进行双向通信。
治疗递送控制模块455可以是大致如关于治疗递送控制模块155和255所述的电疗递送电路。作为另一示例，治疗递送控制模块455可以是被配置为控制机械按压装置的按压装置机电控制器。作为又一示例，治疗递送控制模块455可以是被配置为控制药物递送、温度管理、通气和/或其他类型的治疗递送的机电控制器。
参考图38和图39，医疗装置110可以包括处理器110、存储器121、一个或多于一个输出装置130、一个或多于一个用户输入装置144、以及通信接口145。医疗装置210可以包括处理器220、存储器221、一个或多于一个输出装置230、一个或多于一个用户输入装置244、以及通信接口245。计算装置370可以包括处理器320、存储器321、一个或多于一个输出装置330、一个或多于一个用户输入装置344、以及通信接口345。治疗性医疗装置410a可以包括处理器420a、存储器421a、一个或多于一个输出装置430a、一个或多于一个输入装置444a、以及通信接口445a。患者监测器410b可以包括处理器420b、存储器421b、一个或多于一个输出装置430b、一个或多于一个输入装置444b、以及通信接口445b。
处理器120、220、320、420a和420b是物理处理器(即，被配置为分别在装置110、210、310、410a和410b上执行由计算机存储介质中所存储的软件和/或固件指定的操作的集成电路)。处理器120、220、320、420a和420b分别可操作地耦接到存储器121、存储器221、存储器321、存储器421a和存储器421b。处理器120、220、320、420a和420b可以是智能硬件装置(例如但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、一个或多于一个微处理器、控制器或微控制器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等)，其被设计成进行本文所述的功能，并且可操作以分别在装置110、210、310、410a和410b上执行指令。处理器120、220、320、420a和420b各自可以是一个或多于一个处理器，并且可被实现为硬件装置的组合(例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP内核结合的一个或多于一个微处理器、或另一这样的配置)。处理器120、220、320、420a和420b各自可以包括可分别分布在装置110、210、310、410a和410b中的多个单独物理实体。处理器120、220、320、420a和420b各自被配置为执行处理器可读、处理器可执行的软件代码，该软件代码包含用于控制处理器120、220、320、420a和420b以进行本文所述的功能的一个或多于一个指令或代码。处理器120、220、320、420a和/或420b可以利用各种架构，这些架构包括但不限于复杂指令集计算机(CISC)处理器、精简指令集计算机(RISC)处理器或最小指令集计算机(MISC)处理器。在各种实现中，处理器120、220、320、420a和/或420b可以是单线程或多线程处理器。处理器120、220、320、420a和/或420b例如可以是(一个或多于一个)
Figure BDA0004113670340000911
或
Figure BDA0004113670340000912
处理器、
Figure BDA0004113670340000913
(一个或多于一个)Athlon 
Figure BDA0004113670340000914
处理器、
Figure BDA0004113670340000915
系列处理器、或者ARM、Intel Pentium Mobile、Intel Core i5 Mobile、AMD A6系列、AMD Phenom IIQuad Core Mobile或类似装置。
存储器121、221、321、421a和421b通常是指计算机存储介质，其包括但不限于RAM、ROM、闪存、盘驱动器、熔丝装置和诸如通用串行总线(USB)闪速驱动器等的便携式存储介质。存储器121、221、321、421a和421b各自例如可以包括随机存取存储器(RAM)或(一个或多于一个)另一动态存储装置，并且可以包括只读存储器(ROM)或(一个或多于一个)另一静态存储装置(诸如用于存储静态信息(诸如用于耦接处理器(例如，处理器120、220、320、420a和420b其中之一)的指令等)的可编程只读存储器(PROM)芯片等)。存储器121、221、321、421a和421b可以包括USB闪速驱动器，该USB闪速驱动器可以存储操作系统和其他应用。USB闪速驱动器可以包括输入/输出组件，诸如可以插入到另一计算装置的USB端口中的无线发射器和/或USB连接器等。存储器121、221、321、421a和421b可以是长期的、短期的、或者与各个装置110、210、310、410a和410b相关联的其他存储器，并且不限于特定类型的存储器或特定数量的存储器或存储有存储器的介质类型。存储器121、221、321、421a和/或421b包括存储有处理器可读、处理器可执行的软件代码的(一个或多于一个)非暂时性处理器可读存储介质。存储器121、221、321、421a和/或421b可以存储信息和指令。例如，存储器121、221、321、421a和/或421b可以包括闪速存储器，以及/或者可以使用包括移动或便携式装置中的可移除或专用存储器的另一存储介质。作为另一示例，可以使用诸如
Figure BDA0004113670340000921
系列SCSI驱动器等的硬盘、光盘、诸如RAID等的磁盘阵列(例如，Adaptec系列RAID驱动器)或其他大容量存储装置。存储器121、221、321、421a和/或421b例如可以包括可移除存储介质，诸如外部硬盘驱动器、软盘驱动器、闪速驱动器、zip驱动器、紧致盘-只读存储器(CD-ROM)、紧致盘-可重写(CD-RW)、或数字视频盘-只读存储器(DVD-ROM)等。
通信接口145、245、345、445a和445b可以分别相对于在装置110、210、310、410a和410b外部且通信地耦接至装置110、210、310、410a和410b的一个或多于一个装置进行信息的发送和/或接收。通信接口145、245、345、445a和445b可以经由有线和/或无线通信耦接(例如，耦接298、396、397、398a、398b、498、1170、1180、1190、1292或1293)来发送和/或接收信息。该信息可以包括存储器121、221、321、421a和421b中的至少一个中所存储的信息。该信息例如可以包括但不限于复苏处置信息、生理信息、患者信息、救援者和/或护理人员信息、位置信息、救援和/或医疗处置中心信息等。通信接口145、245、345、445a和/或445b可以实现短程和/或远程无线通信能力，该通信能力可以包括经由近场通信、
Figure BDA0004113670340000931
Wi-Fi、
Figure BDA0004113670340000932
(一个或多于一个)卫星、无线电波、计算机网络(例如，互联网)、蜂窝网络等的通信。通信接口145、245、345、445a和/或445b可以实现经由诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)、网状网络、自组织网络或另一网络等的网络的通信。通信接口145、245、345、445a和/或445b例如可以包括用于基于调制解调器的拨号连接的RS-232端口、铜或光纤10/100/1000以太网端口、或者
Figure BDA0004113670340000933
或WiFi接口。
在实现中，通信接口145、245、345、445a和/或445b可以实现装置110、210、310、410a和410b中的一个或多于一个与一个或多于一个服务器1110之间的通信。例如，一个或多于一个服务器1110可以是远程服务器，并且可以包括云服务器和/或中央设施服务器。在实现中，一个或多于一个服务器1110可以与医疗提供者(例如，医院、医生办公室、病历办公室、紧急服务办公室、紧急服务车辆、调度中心等)相关联。在实现中，通信接口445b可以使得患者监测器410b能够与多个治疗性医疗装置410a和/或与另一患者监测器通信地耦接。在实现中，治疗性医疗装置410a可以经由患者监测器410b与一个或多于一个服务器1110通信地耦接。例如，通信接口445a可以经由通信耦接498将来自治疗性医疗装置410a的患者数据和/或其他信息提供给患者监测器410b。患者监测器410b可以将接收到的患者数据和/或其他信息与由患者监测器410b收集和/或在患者监测器410b处生成的患者数据和/或其他信息合并，以创建整合记录。患者监测器410b可以经由通信接口445b和通信耦接1292将整合记录提供给一个或多于一个服务器1110。可替代地或附加地，治疗性医疗装置410a可以经由通信接口445a和通信耦接1293向一个或多于一个服务器1110提供患者数据和/或其他信息。通信接口145、245、345、445a和445b中的一个或多于一个与通信耦接298、396、397、398a、398b、498、1170、1180、1190、1292和1293中的一个或多于一个组合可以实现远程医疗通信以及实时和/或历史患者数据的数据共享，以支持远程医疗通信。
(一个或多于一个)输出装置130和(一个或多于一个)用户输入装置144可以包括在医疗装置110中和/或耦接到医疗装置110。类似地，(一个或多于一个)输出装置230和(一个或多于一个)用户输入装置244可以包括在医疗装置210中和/或耦接到医疗装置210，(一个或多于一个)输出装置330和(一个或多于一个)用户输入装置344可以包括在计算装置370中和/或耦接到计算装置370，(一个或多于一个)输出装置430a和(一个或多于一个)用户输入装置444a可以包括在治疗性医疗装置410a中和/或耦接到治疗性医疗装置410a，并且(一个或多于一个)输出装置430b和(一个或多于一个)用户输入装置444b可以包括在患者监测器410b中和/或耦接到患者监测器410b。例如，(一个或多于一个)输出装置130、230、330、430a和/或430b可以包括显示器(例如，显示器115、215、315、415a和415b)、扬声器和触觉装置中的一个或多于一个。显示器可以提供图形用户界面(GUI)。显示器例如可以是但不限于液晶显示器(LCD)和/或发光二极管(LED)显示器。在实现中，(一个或多于一个)输出装置130、230、330、430a和/或430b可以是能够捕获用户输入的(一个或多于一个)输入/输出装置。例如，显示器可以是触摸屏。触摸屏例如可以是压敏触摸屏或电容性触摸屏。触摸屏可以捕获经由触摸屏手势所提供的和/或经由对屏幕的特定区域施加压力所提供的用户输入。本文关于用户输入所提供的触摸屏手势的示例可以包括在触摸屏上推按以施加超过特定阈值的压力来指示用户对压敏触摸屏的输入。触摸屏和控制处理器(例如120、220、320、420a和/或420b)可被配置为识别触摸屏手势，该触摸屏手势例如包括但不限于轻击、双击、卡尺手势、拖放、滑动、按下并拖动、保持并按下等。在实现中，处理器120、220、320、420a和/或420b可以控制相应的显示器以提供装置110、210、310、410a和/或410b所捕获的和/或在装置110、210、310、410a和/或410b处接收到的数据的视觉表示。该视觉表示可以包括静止图像和/或视频图像(例如，动画图像)。
在实现中，(一个或多于一个)输出装置130、230、330、430a和430b和/或(一个或多于一个)输入装置144、244、344、444a和444b可以包括例如可穿戴装置(诸如安装至眼镜上的抬头显示器、面罩、手表等)、以及/或者可以例如与其他可穿戴通信装置集成的装置(诸如耳塞或
Figure BDA0004113670340000951
免提电话适配器等)。处理器120、220、320、420a和420b可以分别控制输出装置130、230、330、430a和430b以向用户提供信息。该信息可以包括诸如CPR反馈等的反馈(例如，可见反馈、可听反馈、触知反馈、数字反馈和图形反馈)。
一个或多于一个用户输入装置144、244、344、444a和444b例如可以包括键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球或其他指点装置、麦克风、照相机等。此外，用户输入装置144、244、344、444a和444b可以是触摸屏和/或能够向用户提供信息并捕获来自用户的信息的另一输入/输出装置。触摸屏可以是压敏触摸屏。
在实现中，用户输入装置144、244、344、444a和/或444b可被配置为例如捕获诸如以下等的信息：患者病史(例如，包括年龄、性别、体重、体重指数、心脏病家族史、心脏诊断、共病率、左心室射血分数、用药、先前医学处置和/或其他生理信息的病历信息)、体检结果、患者身份、护理人员身份、医疗机构信息等。
上述的处理器、存储器、通信以及输入和/或输出组件旨在举例说明一些类型的可能性。由于前述示例仅是这些组件的示例性实施例，因此这些示例决不应限制本发明的范围。
可以在未背离本发明的范围的情况下对所论述的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，尽管上述实施例涉及特定特征，但本发明的范围还包括具有特征的不同组合的实施例以及不包括全部所述特征的实施例。因此，本发明的范围意在包括落入权利要求书的范围内的所有这些替代方案、修改和变形及其所有等同项。

Claims (393)

1.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和至少一个电流控制开关，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
2.根据权利要求1所述的系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，其中所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；
将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及
控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个开关包括至少一个H桥。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所感测到的至少一个电参数包括电流参数。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所感测到的至少一个电参数包括电压参数。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括至少一个处理器。
10.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器是数字型。
11.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器是模拟型。
12.根据权利要求3所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括整流器，以及其中，
所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；
所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及
所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
13.根据权利要求1或2所述的系统，包括电池和双向充电控制网络，其中：
所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：
所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
14.根据权利要求12所述的系统，包括电池和双向充电控制网络，其中：
所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接，以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接，其中：
所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括第二谐振电气电路。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第二谐振电气电路包括谐振槽。
17.根据权利要求15所述的系统，包括滤波器，其中所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。
18.根据权利要求17所述的系统，包括至少一个极性控制开关，其中所述滤波器和所述至少一个极性控制开关经由第十三节点和第十四节点连接。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述至少一个极性控制开关包括H桥。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述至少一个极性控制开关连接。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述多个开关中的各开关的配置为打开或闭合影响了递送给患者的电流的水平。
23.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使所述切换损耗最小化。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以使所述切换损耗最小化并且减少电磁干扰即EMI。
26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关包括带隙在2eV和6eV之间的半导体材料。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％。
30.根据权利要求28所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为85％。
31.根据权利要求28所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为90％。
32.根据权利要求29所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15％。
33.根据权利要求29所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过10％。
34.根据权利要求29所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过5％。
35.根据权利要求29所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的平均量与所述指定波形的能量的平均量相差不超过3％。
36.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统包括电气电路，所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。
37.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括电流传感器和电压传感器。
38.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述指定波形是双相直线电流波形。
39.根据权利要求38所述的系统，包括至少一个极性控制开关，其中所述至少一个极性控制开关用于控制在向患者递送所述双相直线电流波形时的电流流动的方向。
40.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收用于指定所述指定波形的输入。
41.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述指定波形是电流波形。
42.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器被配置为接受用于指定所述指定波形的数据。
43.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器被配置为存储用于指定所述指定波形的数据。
44.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统被配置为提供所述电疗波形向患者的递送的闭环控制。
45.根据权利要求44所述的系统，其中，所述系统被配置为监测并提供所述电疗波形向患者的递送的随时间经过的连续调整。
46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述系统被配置为监测在向患者递送所述电疗波形期间随时间经过的患者的阻抗。
47.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是双元件谐振槽。
48.根据权利要求47所述的系统，其中，所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。
49.根据权利要求48所述的系统，其中，所述电感器串联连接，并且所述电容器并联连接。
50.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是三元件谐振槽。
51.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是四元件谐振槽。
52.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LCC谐振槽。
53.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是CLL谐振槽。
54.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LLC谐振槽。
55.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。
56.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括两个电感器和一个电容器。
57.根据权利要求12所述的系统，其中，所述整流器包括切换网络，所述切换网络被配置为被控制以进行同步整流。
58.根据权利要求12所述的系统，其中，所述整流器包括二极管网络，所述二极管网络被配置为被控制以进行无源整流。
59.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括现场可编程门阵列即FPGA。
60.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括数字信号处理器即DSP。
61.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括压控振荡器。
62.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括开关定时锁存器。
63.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制器包括参考波形信号发生器。
64.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器包括电流感测放大器。
65.根据权利要求2所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括零电流检测器。
66.根据权利要求65所述的系统，其中，所述零电流检测器用于增加向患者的所确定或估计的电流的准确度。
67.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关被配置为被操作以用于调整递送给患者的电疗电流的水平。
68.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述谐振电气电路被配置用于储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。
69.根据权利要求12所述的系统，其中，所述整流器被配置用于将交流电流转换成直流电流。
70.根据权利要求17所述的系统，其中，所述滤波器被配置用于电信号频率滤波。
71.根据权利要求1或2所述的系统，包括极性控制网络，其中所述极性控制网络被配置用于控制电流流动的方向。
72.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述指定波形是预定电流波形。
73.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述电疗波形是电疗电流波形。
74.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述电疗波形用于除颤。
75.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述电疗波形用于起搏。
76.根据权利要求1或2所述的系统，包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。
77.根据权利要求1或2所述的系统，其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。
78.根据权利要求77所述的系统，其中，
所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，
所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及
所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。
79.根据权利要求78所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。
80.根据权利要求79所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络的第一部分包括滤波器和至少一个极性控制开关。
81.根据权利要求80所述的系统，其中，所述至少一个极性控制开关包括H桥。
82.根据权利要求81所述的系统，其中，所述至少一个极性控制开关和所述患者负载经由第五节点和第六节点连接。
83.根据权利要求78所述的系统，其中，所述至少一个电流控制开关包括高压MOSFET开关。
84.根据权利要求76所述的系统，其中，所述驱动器电路被配置为共源共栅开关驱动器电路。
85.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述系统包括：
电池；以及
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
86.根据权利要求85所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
87.根据权利要求86所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。
88.根据权利要求87所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
89.根据权利要求12所述的系统，其中，所述系统包括：
电池；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
90.根据权利要求89所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
91.根据权利要求90所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。
92.根据权利要求91所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
93.根据权利要求78所述的系统，其中，所述系统包括：
电池；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
94.根据权利要求93所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
95.根据权利要求94所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括有源箝位电路。
96.根据权利要求95所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括无源箝位电路。
97.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。
98.根据权利要求97所述的系统，其中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
99.根据权利要求98所述的系统，其中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。
100.根据权利要求99所述的系统，其中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。
101.根据权利要求100所述的系统，其中，所述多个驱动器电路串联连接。
102.根据权利要求101所述的系统，其中，所述至少一个患者继电器开关包括多个患者继电器开关。
103.根据权利要求97所述的系统，其中，所述患者继电器电路具有小于50uA的最大泄漏电流。
104.根据权利要求97所述的系统，其中，所述患者继电器电路具有小于40uA的最大泄漏电流。
105.根据权利要求97所述的系统，其中，所述患者继电器电路具有小于30uA的最大泄漏电流。
106.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述系统包括：
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
107.根据权利要求12所述的系统，其中，所述系统包括：
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
108.根据权利要求78所述的系统，其中，所述系统包括：
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
109.根据权利要求1或2所述的系统，包括至少一个患者继电器电路，所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET，所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。
110.根据权利要求109所述的系统，其中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。
111.根据权利要求1或2所述的系统，包括至少一个患者继电器电路，所述至少一个患者继电器电路包括至少一个MOSFET，所述至少一个MOSFET包括宽带隙材料。
112.根据权利要求111所述的系统，其中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC。
113.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的所述电疗电流，所述治疗电流控制网络包括：
至少一个电流控制开关，以及
谐振电气电路，其包括至少一个电感器和至少一个电容器，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
114.根据权利要求113所述的系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述控制器电耦接，被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，以及其中所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；
将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及
控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
115.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述控制器包括至少一个处理器。
116.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述谐振电气电路储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。
117.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
118.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述谐振电气电路是双元件谐振槽。
119.根据权利要求118所述的系统，其中，所述双元件谐振槽包括电感器和电容器。
120.根据权利要求119所述的系统，其中，所述电感器串联连接，并且所述电容器并联连接。
121.根据权利要求117所述的系统，其中，所述谐振电气电路是三元件谐振槽。
122.根据权利要求117所述的系统，其中，所述谐振电气电路是四元件谐振槽。
123.根据权利要求121所述的系统，其中，所述谐振槽是LCC谐振槽。
124.根据权利要求121所述的系统，其中，所述谐振电气电路是CLL谐振槽。
125.根据权利要求121所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LLC谐振槽。
126.根据权利要求122所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。
127.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括串联连接的第一电感器、并联连接的第二电感器和串联连接的电容器。
128.根据权利要求113或114所述的系统，包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。
129.根据权利要求113或114所述的系统，其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。
130.根据权利要求129所述的系统，其中，
所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，
所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及
所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。
131.根据权利要求130所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述至少一个传感器经由第四节点连接。
132.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括整流器，以及其中，
所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；
所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及
所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
133.根据权利要求113或114所述的系统，包括电池和双向充电控制网络，其中，
所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：
所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
134.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述系统包括：
电池；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
135.根据权利要求134所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
136.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述系统包括：
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
137.根据权利要求113或114所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。
138.根据权利要求137所述的系统，其中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
139.根据权利要求137所述的系统，其中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。
140.根据权利要求139所述的系统，其中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。
141.根据权利要求140所述的系统，其中，所述多个驱动器电路串联连接。
142.一种用于生成供递送给患者的电疗脉冲的方法，所述方法包括：
指定供递送给患者的期望电疗波形，其中电疗电流所用的能量由储能电容器提供；以及
操作包括至少一个电流控制开关和谐振槽的谐振治疗电流控制网络，以将正递送给患者的电疗波形控制成与所述期望电疗波形相对应，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。
143.根据权利要求142所述的方法，包括：
确定所述谐振治疗电流控制网络中的某点处的电流，其中从该点处的电流能够确定或估计向患者的电流流动；以及
将向患者的电流流动与所述期望电疗波形进行比较，
其中，操作所述谐振治疗电流控制网络包括：操作所述至少一个电流控制开关以将正递送给患者的电疗波形调整成匹配所述期望电疗波形。
144.根据权利要求142或143所述的方法，其中，所述方法由除颤器进行。
145.根据权利要求142或143所述的方法，其中，操作所述谐振治疗电流控制网络包括：使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，以相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
146.根据权利要求142或143所述的方法，其中，控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使切换损耗最小化。
147.根据权利要求142或143所述的方法，包括：操作所述谐振治疗电流控制网络以采用大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
148.根据权利要求143所述的方法，包括：操作所述谐振治疗电流控制网络以采用正递送给患者的电疗波形的闭环控制。
149.根据权利要求142或143所述的方法，包括：操作所述谐振治疗电流控制网络以随时间经过连续调整向患者的所述电疗波形的递送。
150.根据权利要求142或143所述的方法，其中，指定供递送给患者的所述期望电疗波形包括：指定电流波形。
151.根据权利要求150所述的方法，包括：使用与所述储能电容器电耦接的电池来对所述储能电容器充电，并且包括：使用双向充电控制网络来将所述储能电容器所储存的能量的至少一部分返回到所述电池以供所述电池储存，其中所述双向充电控制网络电耦接到所述电池和所述储能电容器。
152.根据权利要求142或143所述的方法，包括：使用双向充电控制网络将能量从所述储能电容器传递到电池以及从所述电池传递到所述储能电容器，其中所述电池和所述储能电容器电耦接，其中所述储能电容器用于提供正递送给患者的电疗波形所用的能量。
153.根据权利要求152所述的方法，其中，使用所述双向充电控制网络包括：使用包括谐振槽的所述双向充电控制网络。
154.根据权利要求142或143所述的方法，其中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于除颤。
155.根据权利要求142或143所述的方法，其中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于起搏。
156.根据权利要求142或143所述的方法，其中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，并且所述方法包括：将所述多个开关中的各开关的配置控制为打开或闭合，以调整正递送给患者的电疗波形的递送，从而匹配所述期望电疗波形。
157.根据权利要求142或143所述的方法，包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率，以调整正递送给患者的电疗波形的递送，从而匹配所述期望电疗波形。
158.一种计算机化移动装置，其被配置为向患者提供电疗脉冲，所述计算机化移动装置包括：
壳体；以及
电子系统，其布置在所述壳体内，被配置用于生成要递送给患者的电疗波形，所述电子系统包括：
储能电容器，用于提供要递送给患者的电流，
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，包括至少一个电流控制开关和谐振电气电路，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路，以及
控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，用于结合流经所述谐振电气电路的由所述储能电容器提供的能量，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在将所述电疗波形递送给患者时的操作以使得将期望波形递送给患者，
其中，所述计算机化移动装置具有在0.50至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积来给出的。
159.根据权利要求158所述的计算机化移动装置，包括电参数传感器，所述电参数传感器被配置为产生能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号，以及其中所述控制器被配置为：
处理能够确定或估计提供给患者的电流所根据的信号；
将经处理的信号与同所述期望波形相关联的第二信号进行比较；以及
控制所述治疗电流控制网络的多个开关中的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作，使得所述电疗波形反映所述期望波形。
160.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
161.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电疗波形用于除颤。
162.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电疗波形用于起搏。
163.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置被配置为将所述电疗波形递送给患者，其中所述电疗波形具有在1至400焦耳之间的能量。
164.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置被配置为向患者递送所述电疗波形，其中所述电疗波形具有在50至200焦耳之间的能量。
165.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在0.5至1.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
166.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在1.00至2.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
167.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在2.00至3.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
168.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在3.00至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
169.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在400至1200立方厘米之间的体积。
170.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在200至800立方厘米之间的体积。
171.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在100至400立方厘米之间的体积。
172.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在2500至4000伏之间的至少一个平面变压器。
173.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在2750至3500伏之间的至少一个平面变压器。
174.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。
175.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在150至500千赫兹之间的切换速度。
176.根据权利要求175所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
177.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在200至600千赫兹之间的切换速度。
178.根据权利要求177所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
179.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在300至500千赫兹之间的切换速度。
180.根据权利要求179所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
181.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在375至500千赫兹之间的切换速度。
182.根据权利要求181所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
183.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
184.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个电流控制开关包括多个开关，以及其中，所述多个开关的至少一部分包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。
185.根据权利要求184所述的计算机化移动装置，其中，所述多个开关中的至少一个开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
186.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。
187.根据权利要求186所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制所述至少一个电流控制开关的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
188.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，被递送给患者的电疗波形向患者递送的能量的量与所述期望波形的能量的量相差不超过15％。
189.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％。
190.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为85％。
191.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为90％。
192.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，包括用于控制所述至少一个电流控制开关的操作的驱动器电路，其中所述驱动器电路连接到接地端。
193.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送时的操作以使得将所述期望波形递送给患者包括：控制所述至少一个电流控制开关的切换频率。
194.根据权利要求193所述的计算机化移动装置，其中，
所述储能电容器与所述治疗电流控制网络的包括患者负载的第一部分经由第一节点连接，
所述治疗电流控制网络的第一部分与所述治疗电流控制网络的包括所述谐振电气电路的第二部分经由第二节点连接，以及
所述治疗电流控制网络的第二部分与所述治疗电流控制网络的包括所述至少一个电流控制开关的第三部分经由第三节点连接。
195.根据权利要求194所述的计算机化移动装置，其中，所述治疗电流控制网络的第三部分与所述电参数传感器经由第四节点连接。
196.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，其中，所述治疗电流控制网络包括整流器，以及其中：
所述储能电容器和所述至少一个电流控制开关经由第一节点和第二节点连接；
所述至少一个电流控制开关和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接；以及
所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接。
197.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，包括电池和双向充电控制网络，其中：
所述电池和所述双向充电控制网络经由第一节点和第二节点连接，以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第三节点和第四节点连接，其中：
所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
198.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，包括：
电池；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
199.根据权利要求198所述的计算机化移动装置，其中，所述第一电路和所述第二电路中的至少一个包括至少一个箝位电路。
200.根据权利要求158或159所述的计算机化移动装置，包括：
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
201.根据权利要求198所述的计算机化移动装置，其中，所述治疗电流控制网络包括在允许电流流经患者负载的控制中所使用的患者继电器电路，其中所述患者继电器电路包括至少一个患者继电器开关，所述至少一个患者继电器开关包括宽带隙材料。
202.根据权利要求201所述的计算机化移动装置，其中，所述宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
203.根据权利要求202所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个患者继电器开关包括至少一个MOSFET。
204.根据权利要求203所述的计算机化移动装置，其中，所述患者继电器电路包括多个驱动器电路。
205.根据权利要求204所述的计算机化移动装置，其中，所述多个驱动器电路串联连接。
206.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
电池；
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制提供给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
207.根据权利要求206所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽，以及其中，由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。
208.根据权利要求206所述的系统，其中，所述第一电路被配置为同步转换器，以作为同步降压转换器在所述正向模式中操作，并且作为同步升压转换器在所述反向模式中操作。
209.根据权利要求206所述的系统，其中，所述第一电路包括至少两个开关和至少一个电感器。
210.根据权利要求206所述的系统，其中，所述第一电路包括全桥和至少一个电感器。
211.根据权利要求206所述的系统，其中，所述第一电路经由第一节点和第二节点连接到所述变压器电路。
212.根据权利要求211所述的系统，其中，所述变压器电路包括：
全桥；
变压器，其经由第三节点和第四节点连接到所述全桥；
包括半桥和两个电容器的部分，其经由第五节点和第六节点连接到所述变压器；以及
电容器，其经由第七节点和第八节点连接到所述部分。
213.根据权利要求211所述的系统，其中，在所述正向模式中的操作期间，电流在第一方向上流动，以及其中，在所述反向模式中的操作期间，电流在第二方向上流动。
214.根据权利要求206所述的系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动。
215.根据权利要求207所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；
将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及
至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
216.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
电池；
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
双向充电控制网络，其包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
217.根据权利要求216所述的系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动。
218.根据权利要求216或217所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽，以及其中，由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振槽。
219.根据权利要求216或217所述的系统，其中，所述第一电路包括至少一个箝位电路。
220.根据权利要求216或217所述的系统，其中，所述第二电路包括至少一个箝位电路。
221.根据权利要求216或217所述的系统，其中，所述第一电路包括第一至少一个箝位电路，以及其中，所述第二电路包括第二至少一个箝位电路。
222.根据权利要求219所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。
223.根据权利要求219所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。
224.根据权利要求220所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。
225.根据权利要求220所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。
226.根据权利要求221所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于固定信号峰。
227.根据权利要求221所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于提高所述系统的操作的能量效率。
228.根据权利要求221所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于减少作为所述系统的操作期间的热的能量耗散。
229.根据权利要求217所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，
将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较，以及
至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
230.根据权利要求217所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置为使用大致零电流切换即ZVS和大致零电压切换即ZVS中的至少一个进行操作。
231.根据权利要求217所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括至少一个开关，所述至少一个开关包括至少一个宽带隙材料。
232.根据权利要求231所述的系统，其中，所述至少一个宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
233.根据权利要求217所述的系统，其中，所述系统被配置为具有包括ZVS模式、连续电流模式和断续电流模式的操作模式，以及其中，至少部分地基于特定时间的充电循环状态，关于能量效率来优化在所述特定时间所使用的操作模式。
234.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
电池；
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
双向充电控制网络，用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关；
至少一个传感器，其被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述至少一个传感器，其中所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，
将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及
至少部分地基于该比较，控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的电疗波形的递送以与指定波形相对应时的操作。
235.根据权利要求234所述的系统，其中，所述治疗电流控制网络包括谐振槽。
236.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
237.根据权利要求236所述的系统，其中，所述第一电路包括至少一个箝位电路。
238.根据权利要求236所述的系统，其中，所述第二电路包括至少一个箝位电路。
239.根据权利要求236所述的系统，其中，所述第一电路包括第一至少一个箝位电路，以及其中，所述第二电路包括第二至少一个箝位电路。
240.根据权利要求237所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。
241.根据权利要求237所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。
242.根据权利要求238所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个有源箝位电路。
243.根据权利要求238所述的系统，其中，所述至少一个箝位电路包括至少一个无源箝位电路。
244.根据权利要求239所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于固定信号峰。
245.根据权利要求239所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于增加所述系统的操作的能量效率。
246.根据权利要求239所述的系统，其中，所述第一电路的所述第一至少一个箝位电路和所述第二电路的所述第二至少一个箝位电路用于减少作为所述系统的操作期间的热的能量耗散。
247.根据权利要求234所述的系统，其中，所述系统被配置为具有包括ZVS模式、连续电流模式和断续电流模式的操作模式，以及其中，至少部分地基于特定时间的充电循环状态，关于能量效率来优化在所述特定时间所使用的操作模式。
248.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括谐振电气电路。
249.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置为使用大致零电流切换即ZVS和大致零电压切换即ZVS中的至少一个进行操作。
250.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括至少一个开关，所述至少一个开关包括至少一个宽带隙材料。
251.根据权利要求250所述的系统，其中，所述至少一个宽带隙材料包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
252.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括：
第一电路，其与所述电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
253.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
254.根据权利要求235所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
255.根据权利要求236所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
256.根据权利要求252所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
257.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
258.根据权利要求257所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为等于或大于与所述电池相关的充电限制的80％且小于100％的量。
259.根据权利要求234所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
260.根据权利要求259所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，至少部分地基于由所述治疗电流控制网络的操作产生的能量消耗的速率来限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率。
261.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
电池；
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
双向充电控制网络，用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括至少一个电流控制开关和谐振电气电路，其中由所述储能电容器提供的能量流经所述谐振电气电路；
控制器，其电耦接到所述储能电容器和所述治疗电流控制网络，其中所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在向患者递送电疗波形以与指定波形相对应时的操作。
262.根据权利要求261所述的系统，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器与所述控制器电耦接，被配置为感测至少一个电参数，其中根据所述至少一个电参数能够确定或估计向患者的电流流动，以及其中所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号；
将经处理的信号与同所述指定波形相关联的第二信号进行比较；以及
控制所述治疗电流控制网络的所述至少一个电流控制开关在调整向患者的所述电疗波形的递送以与所述指定波形相对应时的操作。
263.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括：
第一电路，其与所述电池连接，
第二电路，其与所述储能电容器连接，以及
变压器，其与所述第一电路和所述第二电路连接，用于储存来自所述电池的第一能量并将所储存的第一能量的至少一部分传递到所述储能电容器，并且用于储存来自所述储能电容器的第二能量并将所储存的第二能量的至少一部分传递到所述电池。
264.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括：
第一电路，其与所述电池连接，以及
变压器电路，其与所述第一电路连接，其中所述变压器电路与所述储能电容器连接，
其中，所述双向充电控制网络被配置为以降压容量在正向模式中操作，并且以升压容量在反向模式中操作，以及其中：
在所述正向模式中，能量从所述电池流动到所述储能电容器以供所述储能电容器储存，以及
在所述反向模式中，能量从所述储能电容器流动到所述电池以供所述电池储存。
265.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
266.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
267.根据权利要求263所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
268.根据权利要求264所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，进行以下操作中的至少一个：(1)将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险，以及(2)限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
269.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为小于与所述电池相关的充电限制的100％，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
270.根据权利要求269所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，将向所述电池的估计或预期充电限制为等于或大于与所述电池相关的充电限制的80％且小于100％的量。
271.根据权利要求261或262所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率，以避免或最小化对所述电池过充电的风险。
272.根据权利要求271所述的系统，其中，所述双向充电控制网络被配置成使得在控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存时，至少部分地基于由所述治疗电流控制网络的操作产生的能量消耗的速率来限制用于供所述电池储存的从所述储能电容器向所述电池的能量流动的速率。
273.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
储能电容器，用于向患者提供电疗电流；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括开关网络、谐振电气电路和整流器，其中：
所述储能电容器和所述开关网络经由第一节点和第二节点连接，
所述开关网络和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接，以及
所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接；
至少一个传感器，其被配置为感测表示向患者的电流流动的至少一个电参数；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述至少一个传感器，其中所述控制器被配置为：
处理与所感测到的至少一个电参数相关联的信号，
将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及
至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者的电疗波形的递送从而与所述指定波形相对应。
274.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
275.根据权利要求273所述的系统，其中，所感测到的至少一个电参数包括电流参数。
276.根据权利要求273所述的系统，其中，所感测到的至少一个电参数包括电压参数。
277.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器包括至少一个处理器。
278.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器是数字型。
279.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器是模拟型。
280.根据权利要求273所述的系统，包括电池和双向充电控制网络，其中：
所述电池和所述双向充电控制网络经由第七节点和第八节点连接，以及
所述双向充电控制网络和所述储能电容器经由第九节点和第十节点连接，其中：
所述双向充电控制网络用于控制从所述电池向所述储能电容器的能量流动以供所述储能电容器储存，并且控制从所述储能电容器向所述电池的能量流动以供所述电池储存。
281.根据权利要求280所述的系统，其中，所述双向充电控制网络包括第二谐振电气电路。
282.根据权利要求281所述的系统，其中，所述第二谐振电气电路包括谐振槽。
283.根据权利要求282所述的系统，包括滤波器，其中所述整流器和所述滤波器经由第十一节点和第十二节点连接。
284.根据权利要求283所述的系统，包括极性控制网络，其中所述滤波器和所述极性控制网络经由第十三节点和第十四节点连接。
285.根据权利要求284所述的系统，其中，所述极性控制网络包括H桥。
286.根据权利要求285所述的系统，其中，所述至少一个传感器经由第十五节点和第十六节点与所述极性控制网络连接。
287.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
288.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。
289.根据权利要求288所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗并减少电磁干扰即EMI。
290.根据权利要求288所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
291.根据权利要求290所述的系统，其中，所述开关网络包括多个开关，以及其中，所述多个开关中的至少一个开关包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。
292.根据权利要求291所述的系统，其中，所述多个开关中的所述至少一个开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
293.根据权利要求292所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％。
294.根据权利要求292所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为85％。
295.根据权利要求292所述的系统，其中，所述系统在向患者递送所述电疗波形时的峰能量效率至少为90％。
296.根据权利要求293所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过15％。
297.根据权利要求293所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过10％。
298.根据权利要求293所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的量与所述指定波形的能量的量相差不超过5％。
299.根据权利要求293所述的系统，其中，被递送给患者的所述电疗波形向患者递送的能量的平均量与所述指定波形的能量的平均量相差不超过3％。
300.根据权利要求273所述的系统，其中，所述系统包括电气电路，所述电气电路包括所述储能电容器、所述治疗电流控制网络、所述至少一个传感器和所述控制器。
301.根据权利要求273所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括电流传感器和电压传感器。
302.根据权利要求273所述的系统，其中，所述指定波形是双相直线电流波形。
303.根据权利要求273所述的系统，包括极性控制网络，其中所述极性控制网络用于控制在向患者递送双相直线电流波形时的电流流动的方向。
304.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收用于指定所述指定波形的输入。
305.根据权利要求273所述的系统，其中，所述指定波形是电流波形。
306.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器被配置为接受用于指定所述指定波形的数据。
307.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器被配置为存储用于指定所述指定波形的数据。
308.根据权利要求273所述的系统，其中，所述系统被配置为提供所述电疗波形向患者的递送的闭环控制。
309.根据权利要求308所述的系统，其中，所述系统被配置为监测并提供所述电疗波形向患者的递送的随时间经过的连续调整。
310.根据权利要求309所述的系统，其中，所述系统被配置为监测在向患者递送所述电疗波形期间随时间经过的患者的阻抗。
311.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是双元件谐振槽。
312.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是三元件谐振槽。
313.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是四元件谐振槽。
314.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LCC谐振槽。
315.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是CLL谐振槽。
316.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LLC谐振槽。
317.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路是LCLC谐振槽。
318.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括两个电感器和一个电容器。
319.根据权利要求273所述的系统，其中，所述整流器包括切换网络，所述切换网络被配置为被控制以进行同步整流。
320.根据权利要求273所述的系统，其中，所述整流器包括二极管网络，所述二极管网络被配置为被控制以进行无源整流。
321.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器包括现场可编程门阵列即FPGA。
322.根据权利要求273所述的系统，其中，所述控制器包括数字信号处理器即DSP。
323.根据权利要求273所述的系统，其中，所述开关网络被配置为被操作以用于调整递送给患者的电疗电流的水平。
324.根据权利要求273所述的系统，其中，所述谐振电气电路被配置用于储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。
325.根据权利要求273所述的系统，其中，所述整流器被配置用于将交流电流转换成直流电流。
326.根据权利要求283所述的系统，其中，所述滤波器被配置用于电信号频率滤波。
327.根据权利要求273所述的系统，包括极性控制网络，其中所述极性控制网络被配置用于控制电流流动的方向。
328.根据权利要求273所述的系统，其中，所述指定波形是指定电流波形。
329.根据权利要求273所述的系统，其中，所述电疗波形是电疗电流波形。
330.根据权利要求273所述的系统，其中，所述电疗波形用于除颤。
331.根据权利要求273所述的系统，其中，所述电疗波形用于起搏。
332.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，所述系统包括：
储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，所述治疗电流控制网络包括：
开关网络，
谐振电气电路，其包括至少一个电感器和至少一个电容器，以及
整流器，其中：
所述储能电容器和所述开关网络经由第一节点和第二节点连接，
所述开关网络和所述谐振电气电路经由第三节点和第四节点连接，以及
所述谐振电气电路和所述整流器经由第五节点和第六节点连接；
电参数传感器，其被配置为产生与提供给患者的电流相关联的信号；以及
控制器，其电耦接到所述储能电容器、所述治疗电流控制网络和所述电参数传感器，其中所述控制器被配置为：
处理与提供给患者的电流相关联的信号，
将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及
至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者的电疗波形的递送从而与所述指定波形相对应。
333.根据权利要求332所述的系统，其中，所述控制器包括至少一个处理器。
334.根据权利要求332所述的系统，其中，所述谐振电气电路储存由所述治疗电流控制网络从所述储能电容器接收到的能量的至少一部分。
335.根据权利要求332所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
336.根据权利要求332所述的系统，其中，所述谐振槽是双元件谐振槽。
337.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是三元件谐振槽。
338.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是四元件谐振槽。
339.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是LCC谐振槽。
340.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是CLL谐振槽。
341.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是LLC谐振槽。
342.根据权利要求335所述的系统，其中，所述谐振槽是LCLC谐振槽。
343.根据权利要求332所述的系统，其中，所述谐振电气电路包括串联连接的第一电感器、并联连接的第二电感器和串联连接的电容器。
344.一种用于生成供递送给患者的电疗脉冲的方法，所述方法包括：
指定供递送给患者的期望电疗波形，其中电疗电流所用的能量由储能电容器提供；
确定递送给患者的电流输出；
将所述电流输出与所述期望电疗波形进行比较；以及
操作包括开关网络、谐振槽和整流器的治疗电流控制网络，以将正递送给患者的电疗波形控制为匹配所述期望电疗波形，其中所述储能电容器和所述开关网络电连接，所述开关网络和所述谐振槽电连接，并且所述谐振槽和所述整流器电连接。
345.根据权利要求344所述的方法，其中，所述方法由除颤器进行。
346.根据权利要求344所述的方法，其中，操作所述治疗电流控制网络包括：使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，以相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
347.根据权利要求344所述的方法，其中，控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时以使切换损耗最小化。
348.根据权利要求347所述的方法，包括：操作所述治疗电流控制网络以采用大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
349.根据权利要求348所述的方法，包括：操作所述治疗电流控制网络以采用正递送给患者的电疗波形的闭环控制。
350.根据权利要求344或349所述的方法，包括：操作所述治疗电流控制网络以随时间经过连续调整向患者的所述电疗波形的递送。
351.根据权利要求350所述的方法，其中，指定供递送给患者的所述期望电疗波形包括：指定电流波形。
352.根据权利要求351所述的方法，包括：使用与储能电容器电耦接的电池对所述储能电容器充电，所述储能电容器与所述治疗电流控制网络电耦接并且用于提供供递送给患者的电疗电流，以及所述方法包括：使用双向充电控制网络来将所述储能电容器所储存的能量的至少一部分返回到所述电池以供所述电池储存，所述双向充电控制网络电耦接到所述电池和所述储能电容器。
353.根据权利要求352所述的方法，其中，使用所述双向充电控制网络包括：使用包括谐振槽的所述双向充电控制网络。
354.根据权利要求344或349所述的方法，其中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于除颤。
355.根据权利要求344或349所述的方法，其中，生成供递送给患者的所述电疗脉冲是用于起搏。
356.一种用于生成要递送给患者的电疗脉冲的系统，包括：
储能电容器，用于提供要递送给患者的电疗电流；
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，用于控制要递送给患者的电疗电流，其中所述治疗电流控制网络包括谐振电气电路和多个开关，其中所述多个开关中的至少一个开关包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料；
电参数传感器，其被配置为产生与提供给患者的电流相关联的信号；以及
控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，所述控制器被配置为：
处理与提供给患者的电流相关联的信号，
将经处理的信号与同指定波形相关联的第二信号进行比较，以及
至少部分地基于该比较，至少控制所述治疗电流控制网络的所述多个开关的至少一部分的操作，以调整向患者的电疗波形的递送，使得所述电疗波形反映所述指定波形。
357.根据权利要求356所述的系统，其中，所述谐振电气电路是谐振槽。
358.根据权利要求356所述的系统，其中，所述多个开关中的所述至少一个开关包括碳化硅机即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
359.根据权利要求358所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述多个开关的至少一部分的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
360.根据权利要求359所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述多个开关的至少一部分的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
361.一种计算机化移动装置，其被配置为向患者提供电疗脉冲，所述计算机化移动装置包括：
壳体；
电子系统，其布置在所述壳体内，被配置用于生成要递送给患者的电疗波形，所述电子系统包括：
储能电容器，用于提供要递送给患者的电流，
治疗电流控制网络，其电耦接到所述储能电容器，包括开关网络和谐振电气电路，以及
控制器，其电耦接到所述治疗电流控制网络，用于至少控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的至少一部分的操作，以调整向患者的所述电疗波形的递送，从而使得将期望波形递送给患者，
其中，所述计算机化移动装置具有在0.50至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
362.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述谐振电气电路包括谐振槽。
363.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电疗波形用于除颤。
364.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电疗波形用于起搏。
365.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置被配置为将所述电疗波形递送给患者，其中所述电疗波形具有在1至400焦耳之间的能量。
366.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置被配置为向患者递送所述电疗波形，其中所述电疗波形具有在50至200焦耳之间的能量。
367.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在0.5至1.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
368.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在1.00至2.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
369.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在2.00至3.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
370.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有在3.00至4.00焦耳/立方厘米之间的能量密度，所述能量密度是由要递送给患者的电疗波形的能量相对于由所述壳体限定的体积所给出的。
371.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在400至1200立方厘米之间的体积。
372.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在200至800立方厘米之间的体积。
373.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置具有由所述壳体限定的在100至400立方厘米之间的体积。
374.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在2500至4000伏之间的至少一个平面变压器。
375.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在2750至3500伏之间的至少一个平面变压器。
376.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括在3000至3300伏之间的至少一个平面变压器。
377.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在150至500千赫兹之间的切换速度。
378.根据权利要求377所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
379.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在200至600千赫兹之间的切换速度。
380.根据权利要求379所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
381.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在300至500千赫兹之间的切换速度。
382.根据权利要求381所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
383.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述电子系统包括至少一个切换装置，所述至少一个切换装置包括宽带隙材料并且具有在375至500千赫兹之间的切换速度。
384.根据权利要求383所述的计算机化移动装置，其中，所述至少一个切换装置包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
385.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的操作，以使电流切换的启动时间相对于与所述电流切换相关联的电压切换的启动时间错开，从而相对于所述电流切换和关联的电压切换的大致同时启动而减少切换损耗。
386.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述开关网络包括多个开关，以及其中，所述多个开关的至少一部分包括带隙在2ev和6ev之间的半导体材料。
387.根据权利要求386所述的计算机化移动装置，其中，所述多个开关中的至少一个开关包括碳化硅即SiC和氮化镓即GaN中的至少一个。
388.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制电压切换波形相对于关联的电流切换波形的定时，以最小化切换损耗。
389.根据权利要求388所述的计算机化移动装置，其中，所述控制器被配置为控制所述治疗电流控制网络的所述开关网络的操作，以提供大致零电压切换即ZVS和大致零电流切换即ZCS。
390.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，被递送给患者的电疗波形向患者递送的能量的量与指定电流波形的能量的量相差不超过15％。
391.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为80％。
392.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为85％。
393.根据权利要求361所述的计算机化移动装置，其中，所述计算机化移动装置在向患者提供所述电疗波形时的峰能量效率至少为90％。
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