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Patentes

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Número de publicaciónWO2013049903 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudPCT/BR2012/000342
Fecha de publicación11 Abr 2013
Fecha de presentación6 Sep 2012
Fecha de prioridad30 Sep 2011
También publicado comoWO2013049903A8
Número de publicaciónPCT/2012/342, PCT/BR/12/000342, PCT/BR/12/00342, PCT/BR/2012/000342, PCT/BR/2012/00342, PCT/BR12/000342, PCT/BR12/00342, PCT/BR12000342, PCT/BR1200342, PCT/BR2012/000342, PCT/BR2012/00342, PCT/BR2012000342, PCT/BR201200342, WO 2013/049903 A1, WO 2013049903 A1, WO 2013049903A1, WO-A1-2013049903, WO2013/049903A1, WO2013049903 A1, WO2013049903A1
InventoresJosé Wilson Magalhães BASSANI, ALMEIDA Viana Marcelo DE, Rosana Almada BASSANI
SolicitanteUniversidade Estadual De Campinas - Unicamp
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Enlaces externos:  Patentscope, Espacenet
Multidirectional cardiac defibrillation device with optimised switching; method and use thereof
WO 2013049903 A1
Resumen
The present invention relates to a multidirectional cardiac defibrillation device capable of applying successive monophase or biphase shocks in three different directions, in that an electric current flows through three pairs of strategically separated electrodes during a period of less than 100 ms. The present invention also relates to the method of use and to the use thereof.
Reclamaciones  traducido del portugués (Portugal)  (El texto procesado por OCR puede contener errores)
REINVIDICAÇÕES CLAIMS
1. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional caracterizado pelo fato de que compreende a aplicação defasada de choques em 3 (três) direções com chaveamento otimizado, em que compreende uma fonte de alimentação que fornece uma tensão regulada aos circuitos de controle e de interface do equipamento, além de fornecer a tensão de carga dos capacitores, de acordo com o nível de energia selecionado. 1. multidirectional cardiac defibrillation device characterized in that it comprises the application gap of shocks in three (3) directions with optimized switching, which comprises a power supply that provides a regulated voltage to control circuitry and interface equipment, in addition to providing the capacitor charge voltage in accordance with the selected energy level.
2. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que permite que a desfibrilação multidirecional com chaveamento otimizado é aplicada usando-se um único desfibrilador portátil e um único par de manoplas/pás . 2. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that it allows multidirectional switching optimized defibrillation is applied using a single portable defibrillator and a single pair of gauntlets / blades.
3. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos choques sucessivos em diferente direções é breve o suficiente para que as células sejam excitadas por apenas 1 dos choques . 3. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the application of successive shocks in different directions is short enough so that the cells are excited by only one of the shocks.
4. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sucessão de choques multidirecionais com defasagem otimizada permite a rápida excitação de células com diferentes orientações, garantindo que o miocárdio não seja estimulado no período de vulnerabilidade. 4. Device multidirectional heart defibrillation according to claim 1, characterized by the fact that the succession of multidirectional shock optimized lag allows rapid excitation of cells with different directions, ensuring that the myocardium is not stimulated the vulnerability period.
5. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando a célula cardíaca for excitada por um dado estímulo, não responderá aos próximos, durante o mesmo ciclo estimulatório, minimizando, desta forma, o surgimento de bloqueio de condução e reexcitação. 5. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that, when the heart cell is excited by a stimulus, do not respond to the next over the same stimulatory cycle, thereby minimizing the appearance driving and re-excitation block.
6. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é capaz de aplicar choques sequenciais monofásicos ou bifásicos, estrategicamente separados em um período menor que 100 ms, em três diferentes direções, pela passagem de corrente elétrica através de três pares de eletrodos. 6. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that it is able to apply sequential monophasic or biphasic shock strategically separated into a period shorter than 100 ms, in three different directions, the passage of electric current through three pairs of electrodes.
7. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alimentação do referido dispositivo é feita por uma fonte de tensão DC, constituída por uma bateria recarregável. 7. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the power of said device is done by a DC voltage source, constituted by a rechargeable battery.
8. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito da fonte chaveada é responsável por elevar a tensão aos níveis requeridos para carga de três capacitores, no qual armazenam a energia para a descarga desfibrilatoria. 8. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the circuit of the power supply is responsible for raising the voltage to levels required to charge three capacitors, which store energy for the discharge desfibrilatoria.
9. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada capacitor realiza a descarga da energia a cada direção. 9. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 8, characterized by the fact that each capacitor unloads the energy every direction.
10. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um microcontrolador é responsável por gerar pulsos sequenciais de disparo para o acionamento de chaves semicondutoras que permitem realizar a descarga do choque desfibrilatório nas três direções . 10. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 8, characterized by the fact that a microcontroller is responsible for generating sequential trigger pulses for driving semiconductor switches that allow to perform the downloading of desfibrilatório shock in three directions.
11. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os referidos pulsos sequenciais são pulsos retangulares de tensão de 5 V. 11. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 10, characterized in that said sequential pulses are rectangular pulses 5 V voltage
12. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os pulsos são gerados de modo a acionar o chaveamento defasado a cada par de eletrodos . 12. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 10, characterized in that the pulses are generated to trigger the phased switching each pair of electrodes.
13. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, a cada comando de disparo, apenas uma sequência de pulsos é gerada. 13. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 10, characterized by the fact that each triggering command, only one sequence of pulses is generated.
14. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de chaveamento é constituído por três chaves eletrônicas (TRIACs) que, quando acionadas pelos pulsos de disparo no gate, realizam a descarga da tensão armazenada nos capacitores, permitindo, desta maneira, a passagem de corrente elétrica através do coração em cada direção de estimulação . 14. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 8, characterized by the fact that the switching circuit consists of three electronic switches (TRIACs) which, when actuated by the gate clocks, perform the discharge of the stored voltage the capacitors, allowing in this way the passage of electric current through the heart stimulation in each direction.
15. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que transformadores de pulso são utilizados para garantir o disparo dos triacs, quando é mantida em uma de suas entradas um trem de pulsos de frequência de 1 kHz proveniente do circuito de controle, e também, para isolar eletricamente o circuito de controle do circuito de potência a ser acionado. 15. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 14, characterized by the fact that pulse transformers is used to ensure firing of the triacs when it is maintained at one of its inputs a train of pulses of frequency 1 kHz from the control circuit, and also to electrically isolate the power circuit of the control circuit to be triggered.
16. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para desfibrilação direta utiliza-se uma manopla/pá que apresenta, cada uma, 3 (três) eletrodos em forma de discos côncavos. 16. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that for direct defibrillation using A handle / blade presenting, each three (3) electrodes in the form of concave disks.
17. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que cada eletrodo, que consiste em um disco côncavo de aço cirúrgico escovado, foi fixado foi fixado em um eixo de sustentação preso a um arco, que contém canaletas internas para passagem dos fios. 17. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 16, characterized by the fact that each electrode, which consists of a concave disc of polished steel surgical was set was fixed at a support shaft attached to a bow, which contains internal channels for the conduit.
18. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que com a referida técnica de prototipagem apresenta três orifícios de -5 mm de diâmetro para instalação dos eletrodos. 18. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 17, characterized in that with said prototyping technique has three orifices 5 mm in diameter for installation of the electrodes.
19. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os eletrodos laterais estão posicionados na base de sustentação em 60 a com relação ao eletrodo central para estabelecer as direções de aplicação do choque. 19. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 17, characterized by the fact that the side electrodes are positioned on the support base 60 with respect to the central electrode to establish the shock application direction.
20. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, na parte superior do orifício central, é construída uma base circular para encaixe de um cilindro de alumínio, coberto com pintura eletrostática para acoplamento da peça com os eletrodos à manopla de pega, protegendo a fiação ligada aos eletrodos, bem como para alongar a peça e facilitar o manuseio dos eletrodos no interior da cavidade torácica. 20. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 17, characterized by the fact that the top of the central orifice is constructed a circular base for fitting an aluminum cylinder covered with paint for electrostatic coupling piece with the electrodes handle grip, protecting the wiring connected to the electrodes and to lengthen the piece and to facilitate handling of the electrodes within the thoracic cavity.
21. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que as manoplas de pega foram projetadas para minimizar a possibilidade de contato do operador com os eletrodos e as partes condutivas, e contém um botão para acionar o carregamento dos capacitores e outro para acionar o disparo da descarga. 21. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 20, characterized by the fact that the gripping handles are designed to minimize the possibility of contact of the operator with the electrodes and the conductive parts, and contains a button to trigger upload capacitors and other to trigger the firing of the discharge.
22. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que, para ligação do contato entre todos os eletrodos e das chaves ao desfibrilador, são utilizados dois cabos elétricos espiralados através de conectores de 5 vias . 22. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 16, characterized in that, for connecting the contact between all electrodes and the defibrillator keys are used two electric cables through coiled 5-way connectors.
23. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que fornece pulsos de tensão com forma de onda monopolar de descarga capacitiva (RC - resistor/capacitor, ou ainda, pode fornecer uma descarga monopolar amortecida, RLC - resistor/indutor/capacitor, e também a forma de onda bipolar exponencial truncada ou retilínea) e é capaz de aplicar choques: 23. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that provides voltage pulses to monopolar wave form of capacitive discharge (CD - resistor / capacitor, or can provide a monopolar discharge damped, RLC - resistor / inductor / capacitor, and also the form of exponential bipolar wave truncated or rectilinear) and are able to apply shocks:
a) em uma única direção (monodirecional) ; a) in one direction (monodirectional); ou or
b) choques sequenciais em três diferentes direções b) sequential shocks in three different directions
(multidirecional ) . (Multidirectional).
24. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o chaveamento da descarga multidirecional é projetado para ser suficientemente rápido em um total de aproximadamente 60-90 ms para permitir a estimulação elétrica direta do coração nas três direções dentro do período de duração do PA cardíaco em mamíferos grandes. 24. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 23, characterized in that the multidirectional switch of the discharge is designed to be fast enough in a total of approximately 60-90 ms to allow direct electrical stimulation of the heart in the three directions within the heart PA duration in large mammals.
25. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a direção monodirecional acontece pela passagem de corrente elétrica entre apenas um par de eletrodos, isto é, um eletrodo em cada pá. 25. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 23, characterized by the fact that the direction monodirectional takes place by passing electric current between just one pair of electrodes, i.e. one electrode on each blade.
26. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a direção multidericional acontece pela passagem de corrente através de três pares de eletrodos estrategicamente separados em ângulo de 60°. 26. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 23, characterized by the fact that the direction multidericional occurs by passing current through a pair of electrodes strategically apart at an angle of 60 °.
27. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a intensidade dos pulsos desfibrilatórios pode é dependente do nível de energia selecionado em um botão no painel frontal do instrumento. 27. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the intensity of the pulses can desfibrilatórios is dependent upon the selected power level of a button on the instrument front panel.
28. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de isolação é projetado para garantir o isolamento elétrico entre o circuito de baixa tensão (circuito de controle) do circuito de alta potência (circuito de chaveamento) , e também garantir o acionamento do chaveamento a cada direção para o disparo da descarga desfibrilatoria . 28. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the isolation circuit is designed to ensure electric insulation between the low voltage circuit (control circuit) of the high power circuit (circuit switching), and also ensure the activation of the switching every direction to the firing of desfibrilatoria discharge.
29. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para recarga do dispositivo é utilizado um carregador eletrônico para bateria selada. 29. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized in that the device for recharging is used an electronic charger for sealed battery.
30. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte chaveada incorpora um regulador chaveado ajustável que chaveia a corrente em elevada frequência, de forma a manter uma tensão de saída DC estabi1izada . 30. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized in that the SMPS includes an adjustable regulator chaveia switched current at high frequency in order to maintain a DC output voltage estabi1izada.
31. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o regulador chaveado é ligado a um transformador, projetado sobre o núcleo Thornton NP-23 /17-4900-IP6 para relação de espiras de 1:10, com Ni = 4 espiras, Li = 78,4 μΗ, N 2 = 40 espiras, L 2 = 7,84 mH, e frequência de 52 kHz) , e sua saída foi conectada a um diodo retificador rápido UF4007 1,0 A, 1000 V. 31. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized in that the switched regulator is connected to a transformer, designed for the core Thornton NP-23 / 17-4900-IP6 to turns ratio of 1: 10, Ni = 4 windings, Li = 78.4 μΗ, n2 = 40 turns, L 2 = 7.84 mM, and frequency of 52 kHz), and its output is connected to a fast rectifier diode UF4007 1.0 The 1000 V
32. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na saída do transformador, a tensão encontra-se elevada em correspondência ao nível de energia a ser aplicado, sendo ajustada por um potenciômetro multivoltas . 32. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the output of the transformer, the voltage is high in correspondence to the level of energy to be applied being adjusted by a multi-turn potentiometer.
33. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que, sob esta tensão de saída, existe um divisor de tensão para retirar amostras da tensão de carga dos capacitores. 33. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 36, characterized by the fact that, in this output voltage, there is a voltage divider to remove samples of the capacitor charging voltage.
34. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para o controle do chaveamento da descarga desfibrilatória, a seleção do modo de disparo mono ou multidirecional e a apresentação via display de LCD dos dados referentes à tensão selecionada e o respectivo nível de energia, utiliza-se um microcontrolador , um circuito integrado que reúne em um único dispositivo todos os circuitos necessários para realizar um completo sistema digital programável. 34. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that for switching control of desfibrilatória discharge, the selection of mono- or multi-firing mode and the display via the LCD display of the data voltage selected and their energy level, it uses a microcontroller, an integrated circuit that combines in a single device all the circuits required to perform a complete programmable digital system.
35. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o sistema digital do microcontrolador apresenta pinos de entrada/saída, V S se +V DD , e é constituído de um processador, bytes de memória de dados (RAM) e de programa (EEPROM) , oscilador interno, e possui canais de conversores analógico,/digital (A/D) integrados . 35. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized by the fact that the digital system microcontroller has input pins / output V S to V DD +, and is composed of a processor, memory byte data (RAM) and program (EEPROM), internal oscillator and has analog converters channels / digital (a / D) integrated.
36. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que oa programação das funções a serem realizadas pelo microcontrolador foi desenvolvida em linguagem de montagem (assembly) , e o programa foi escrito e carregado pelo software gravador MPLAB ® IDE para que o microcontrolador realize todos os ciclos de instruções . 36. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized by the fact that the the programming of the functions to be performed by the microcontroller was developed in assembly language (assembly), and the program was written and loaded by the recording software MPLAB ® IDE to the microcontroller to perform all cycles instructions.
37. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o conversor A/D é utilizado para realizar o registro do sinal das amostras de tensão de carga (0-5 V, grandeza analógica) , gerando a representação digital destes níveis de tensão e disponibilizando em um display de LCD as variáveis de TENSÃO (em V) e ENERGIA (em J) . 37. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 35, characterized by the fact that the A / D converter is used to perform recording of the signal charge voltage samples (0-5 V analog quantity), generating the digital representation of these voltage levels and for providing an LCD display voltage variable (V) and Energy (J).
38. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a energia é calculada internamente ao microcontrolador por meio da programação, o qual armazena a cada instante em seus registradores de memória, amostras da tensão de carga dos capacitores. 38. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 37, characterized by the fact that the energy is calculated internally to the microcontroller by means of programming, which stores at each moment in their memory registers, load voltage samples capacitors.
39. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o microcontrolador é configurado para se comunicar com um display. 39. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized in that the microcontroller is configured to communicate with a display.
40. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com as reivindicações 34 a 39, caracterizado pelo fato de que no display é possível o ajuste do contraste e da iluminação de fundo. 40. multidirectional cardiac defibrillation device according to claims 34 to 39, characterized by the fact that the display can adjust the contrast and the backlight.
41. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a programação é configurada para que o microcontrolador seja responsável pelo controle da seleção do modo de disparo monodirecional ou multidirecional . 41. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized by the fact that programming is configured so that the microcontroller is responsible for controlling the selection of the monodirectional or multidirectional shooting mode.
42. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que em uma das saídas do microcontrolador é gerado um trem de pulsos na frequência de 1 kHz, que é utilizado para garantir o disparo do chaveamento . 42. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized by the fact that one of the MCU outputs is generated a pulse train at a frequency of 1 kHz, which is used to ensure the switching trigger.
43. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o disparo em apenas uma direção é efetuado quando a chave, localizada no painel frontal do dispositivo, está posicionada na posição monodirecional . 43. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized in that the trigger in only one direction is effected when the switch on the device front panel is positioned on the monodirectional position.
44. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que com a seleção do modo de desfibrilação multidirecional, no momento do acionamento da descarga do choque, o microcontrolador gera três pulsos de disparo, defasados e na sequência das três saídas programadas, correspondendo a um pulso para cada direção (0 o , 60° e 120°) . 44. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 34, characterized by the fact that with the selection of the defibrillation multidirectional mode, when the shock discharge firing, the microcontroller generates three clocks, and following lagged of the three programmed outputs corresponding to one pulse for each direction (0 to 60 ° and 120 °).
45. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o chaveamento é realizado por três chaves eletrônicas que, quando acionadas, realizavam a descarga da tensão armazenada nos capacitores, permitindo, desta maneira, a passagem de corrente elétrica através do coração em uma dada direção de estimulação. 45. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized by the fact that the switching is carried out for three electronic switches which, when activated, held the discharge of the voltage stored in the capacitor, allowing in this way the passage of electric current through the heart in a given stimulation direction.
46. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte chaveada, responsável por fornecer a tensão de carga é ligada em paralelo ao terminal positivo de três capacitores por meio de um diodo retificador de potência, diretamente polarizado a cada um deles . 46. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 1, characterized in that the switching power supply is responsible for providing the load voltage is connected in parallel to the positive terminal three capacitors by means of a power rectifier diode, directly to each polarized.
47. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que aos terminais negativos dos capacitores, outro diodo de potência ligado, diretamente polarizado com o GND da fonte chaveada. 47. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 46, characterized by the fact that the negative terminals of capacitors, another power diode connected, directly biased with GND of the power supply.
48. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que entre o cátodo do diodo e o terminal positivo de cada capacitor, é ligado um Trioãe for Alternating Current (TRIAC TIC226M, 8,0 A, 600 V), ou podem ser utilizados outros elementos de chaveamentos como Field Effect Transistor (FETs), Insulated Gate Bipolar Junction Transistors (IGBTs), Silicon Controlled Rectifiers (SCRs) , para alternar a descarga da tensão do capacitor e construir a forma de onda de desfibrilação . 48. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 46, characterized by the fact that between the cathode of the diode and the positive terminal of each capacitor is connected a Trioãe for Alternating Current (TRIAC TIC226M 8.0 A 600 V), or may be used other switchings elements such as Field Effect Transistors (FETs), Insulated Gate Bipolar Junction Transistors (IGBTs), Silicon Controlled Rectifiers (SCRs) to switch the capacitor discharge voltage and build waveform defibrillation.
49. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o TRIAC é um componente semicondutor que conduz corrente elétrica nos dois sentidos e possui os terminais Anodol (pino 1), Anodo2 (pino 2) e um terminal de disparo (gate, pino 3), e permanece em estado de não condução até receber um pulso de tensão de disparo no gate, proveniente do circuito de controle. 49. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 48, characterized in that the semiconductor component is a TRIAC driving electrical current in both directions and has the Anodol terminals (pin 1) Anodo2 (pin 2) and shooting terminal (gate, pin 3) and remains non-conducting state until receiving a trigger voltage pulse in the gate, from the control circuit.
50. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que uma vez carregados os capacitores, a descarga ocorre com a passagem da corrente pelos TRlACs somente quando o pulso de disparo é recebido no gate, e a tensão armazenada nos capacitores é descarregada apenas durante o período do pulso de disparo, interrompendo o chaveamento e o fluxo de corrente. 50. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 49, characterized by the fact that since the capacitors charged, the discharge occurs with the passage of current through TRlACs only when the clock is received at the gate, and the voltage stored in the capacitor is discharged only during the period of the clock, stopping the switching and current flow.
51. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os eletrodos são utilizados como meio de contato entre o desfibrilador e a superfície do coração ou do tórax, para aplicação da descarga desfibrilatória . 51. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 6, characterized by the fact that the electrodes are used as contact medium between the defibrillator and the surface of the heart or thorax, to implement desfibrilatória discharge.
52. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional , de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que, para desfibrilação direta, foram construídas duas manoplas a partir de tarugos de nylon, que foram posteriormente conectadas à uma haste e à peça de policarbonato/abs , com os três eletrodos cada. 52. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 16, characterized by the fact that for direct defibrillation two handles were constructed from nylon billets, which were subsequently connected to a rod part and the polycarbonate / ABS with three electrodes each.
53. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 52, caracterizado pelo fato de que na parte superior de cada manopla, foram encaixados os botões do tipo push button responsáveis um para carga dos capacitores e outro de disparo da descarga. 53. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 52, characterized by the fact that the upper part of each handle, the push button type buttons responsible for loading one of the capacitors and other discharge firing were embedded.
54. Dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que adicionalmente foram utilizados dois cabos elétricos espiralados e a cada extremidade dos cabos, acrescentou-se um conector cabo de 5 contatos macho para conexão das manoplas-eletrodos aos respectivos conectores de 5 contatos fêmea, localizados no painel do desfibrilador multidirecional. 54. multidirectional cardiac defibrillation device according to claim 53, characterized by the fact that have been used additionally two coiled electric cable and each end of the cables added to a cable connector 5 male contacts for the connection of handles electrode the respective connectors 5 female contacts, located on the multidirectional defibrillator panel.
55. Método de utilização do dispositivo conforme definido pelas reivindicações 1 a 54 caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desfibrilação cardíaco multidirecional com chaveamento otimizado aplica choques em mais de uma direção, chaveados com defasagem de milissegundos, de modo que a sequência dure menos que o período refratário miocárdico. 55. Method of use of the device as defined by claims 1-54 characterized by the fact that cardiac defibrillation device with optimized switching multidirectional shock applied in more than one direction, switched with millisecond delay, so that the sequence lasts less than myocardial refractory period.
56. Método de utilização, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que os pulsos são gerados de modo a acionar o chaveamento defasados de 20-30 ms a cada par de eletrodos, de modo que o último estímulo fosse aplicado 40-60 ms após o disparo do primeiro, e 20-30 ms após o disparo do segundo, totalizando um tempo de aplicação de 60-90 ms . 56. Method of use according to claim 55, characterized in that the pulses are generated to trigger the phased switching of 20-30 ms every pair of electrodes, so that the last pulse were applied 40- 60 ms after the triggering of the first and 20-30 ms after the second firing, for a total exposure time of 60-90 ms.
57. Uso do dispositivo conforme definido pelas reivindicações 1 a 54 caracterizado pelo fato de que é para a aplicação de desfibrilação elétrica do coração de humanos e outros animais. 57. Using the device as defined by claims 1-54 characterized by the fact that it is for the application of electrical defibrillation of the heart of humans and other animals.
58. Uso do dispositivo, de acordo com a reivindicação 57 , caracterizado pelo fato de que é para o tratamento de arritmias de alto potencial letal, tanto no processo de desfibrilação direta, quanto transtorácica . 58. Use of the device according to claim 57, characterized by the fact that it is for the treatment of high potentially lethal arrhythmias in both the direct defibrillation process as transthoracic.
59. Uso do dispositivo, de acordo com a reivindicação 59. Use of the device according to claim
57, caracterizado pelo fato de que pode ser aplicado para desfibriladores , cardioversores e marca-passos cardíacos e outros estimuladores de preparações multicelulares . 57, characterized by the fact that can be applied to defibrillators, cardioverter and cardiac pacemakers and other stimulatory multicellular preparations.
60. Uso do dispositivo, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que os referidos marca- passos cardíacos podem ser implantáveis ou não. 60. Use of the device according to claim 59, characterized in that said cardiac pacemakers may be implanted or not.
61. Uso do dispositivo, de acordo com as reivindicações 57 a 59, caracterizado pelo fato de que pode ser aplicados para choques desfibrilatórios monofásicos (seja de polaridade positiva ou negativa) , bifásicos (tendo um pulso de polaridade positiva e polaridade negativa) . 61. Use of the device according to claims 57 to 59, characterized by the fact that it can be applied to desfibrilatórios monophasic shocks (either positive or negative polarity), biphasic (having a positive polarity pulse and a negative polarity).
Descripción  traducido del portugués (Portugal)  (El texto procesado por OCR puede contener errores)

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para: "DISPOSITIVO PARA DESFIBRILAÇÃO CARDÍACA MULTIDIRECIONAL COM CHAVEAMENTO OTIMIZADO; MÉTODO E SUA UTILIZAÇÃO" . Invention Patent summary report for: "DEVICE FOR CARDIAC DEFIBRILLATION MULTIDIRECTIONAL SWITCHING WITH ENHANCED; METHOD AND THEIR USE."

Campo da Invenção Field of the Invention

A presente invenção se refere ao campo da instrumentação biomédica. The present invention relates to the field of biomedical instrumentation. Mais especificamente, a presente invenção se refere a um dispositivo para desfibrilação cardíaca multidirecional com chaveamento otimizado e seu respectivo método de utilização. More specifically, the present invention relates to a device for cardiac defibrillation multi-optimized switching and its associated method of use.

Antecedentes da Invenção Background of the Invention

As doenças cardiovasculares têm sido responsáveis por mais de 30% da taxa de mortalidade humana nos últimos anos (Ministério da Saúde, 2008; World Health Organization, 2004; American Heart Association, 2011). Cardiovascular diseases have been responsible for over 30% of human mortality rate in recent years (Ministry of Health, 2008; World Health Organization, 2004; American Heart Association, 2011). A anomalia do ritmo cardíaco conhecida como fibrilação ventricular (FV) é um tipo de arritmia com alto potencial de letalidade, e a principal responsável pela morte súbita decorrente de parada cardíaca. The abnormal heart rhythm known as ventricular fibrillation (VF) is a type of arrhythmia with high potential for lethality, and primarily responsible for sudden death from cardiac arrest. Portanto, o estudo dos mecanismos associados a este tipo de arritmia e de abordagens terapêuticas para sua reversão é de fundamental importância. Therefore, the study of the mechanisms related to this type of arrhythmia and therapeutic approaches for its reversal is of fundamental importance.

O principal mecanismo envolvido na manutenção da FV é o da reentrância, em que uma onda de despolarização, ao se propagar, encontra, por exemplo, áreas eletricamente refratárias, o que resulta em divisão da onda e propagação reentrante em circuitos de relativa estabilidade. The main mechanism involved in the maintenance of PV is the recess, wherein a wave of depolarization to propagate in, for example, refractory electrically areas, which results in splitting of the wave propagation and the recessed relative stability of circuits. De modo geral, a reentrância é favorecida pelo aumento da dispersão espacial de refratariedade . In general, the recess is favored by increasing the spatial dispersion of refractoriness. A existência de diversas pequenas ondas de despolarização se propagando ao mesmo tempo em diferentes direções, em diferentes regiões do músculo cardíaco, sustentam a fibrilação e o ritmo irregular . The existence of several small waves of depolarization spreading at the same time in different directions in different regions of the heart muscle, sustain fibrillation and irregular rhythm.

Os mecanismos que iniciam e mantêm a FV incluem alterações de excitação (atividade ectópica) e de propagação (reentrância), que podem estar combinadas. The mechanisms that initiate and maintain PV changes include excitation (ectopic activity) and propagation (recess), which may be combined. Por exemplo, Pogwizd & Corr ' , no trabalho intitulado "Mechanisms underlying the development of ventricular fibrillation during early yocardial ischemia" publicado na Circ Res, 66: 672-695 em 1990, propuseram que a geração de circuitos reentrantes na isquemia miocárdica possa estar associada à ocorrência de atraso da condução intramural, que permitiria a reexcitação de células de regiões adjacentes cuja excitabilidade já teria sido recuperada, causando uma ativação ectópica. For example, Pogwizd & Corr 'in the article entitled "Mechanisms underlying the development of ventricular fibrillation yocardial During early ischemia" published in Circ Res 66: 672-695 1990, suggested that the generation of reentrant circuits in myocardial ischemia may be associated delay the occurrence of intramural conduction that would allow the re-excitation of cell excitability adjacent regions which have already been recovered, causing an ectopic activation. Por outro lado, este mesmo fenómeno favoreceria reentrância transmural, que sustentaria a FV. On the other hand, this same phenomenon would favor recess transmural that sustain VF.

Para a reversão do quadro de FV, a desfibrilação elétrica é o único procedimento terapêutico disponível atualmente, vide trabalho de Koster e colaboradores, intitulado "Definition of successful defibrillation" publicado na Crit Care Med, 34: 423-426 em 2006. Segundo este trabalho, este procedimento consiste na aplicação de um estímulo elétrico de alta potência ao coração, diretamente ou através do tórax. For the reversal of the PV frame, electrical defibrillation is the only therapeutic procedure currently available, see work Koster et al, entitled "Definition of successful defibrillation" published in Crit Care Med, 34: 423-426 in 2006. According to this work this procedure consists of applying an electrical stimulus to the heart of high-power, directly or through the chest. A corrente elétrica que flui pelo coração é função da energia do choque e da impedância dos tecidos . The electric current flowing through the heart is a function of the energy of shock and tissue impedance. Os principais fatores que determinam a impedância incluem o tamanho do eletrodo e o acoplamento adequado com a superfície cardíaca (no caso da desfibrilação direta) . The main factors that determine the impedance include the electrode size and proper engagement with the heart surface (in the case of direct defibrillation).

A desfibrilação ventricular é reconhecida como um evento de natureza probabilística, contudo, uma maior intensidade do choque está associada com uma maior percentagem de sucesso desfibrilatório, segundo os trabalhos de Chen e colaboradores, intitulado "Current concepts of ventricular defibrillation" publicado no J Cardiovasc Electrophysiol , 9: 553-562 em 1998 e de Chattipakorn & Chattipakorn, intitulado Ventricular defibrillation is recognized as a probabilistic nature of the event, however, a higher intensity of the shock is associated with a higher percentage of desfibrilatório success, according to Chen and colleagues work entitled "Current concepts of ventricular defibrillation" published in J Cardiovasc Electrophysiol 9: 553-562 in 1998 and Chattipakorn & Chattipakorn entitled

"Electrophysiological concept of ventricular defibrillation mechanism" publicado no J Med Assoe Thai, 87: 1394-1401 em 2004. "Electrophysiological concept of ventricular defibrillation mechanism" published in J Med Assoc Thai, 87: 1394-1401 in 2004.

0 sucesso da desfibrilação também depende da rapidez com que o ritmo cardíaco normal é reestabelecido, uma vez que se relaciona inversamente com a duração do evento fibrilatório, com a probabilidade de óbito após o início da arritmia aumentando em 10% para cada minuto sem tratamento. 0 successful defibrillation depends also on the speed with which the normal rhythm is reestablished, since it is related inversely to the length of fibrillatory event with a probability of death after the onset of arrhythmia increased by 10% for each minute without treatment.

Os desfibriladores são equipamentos eletromédicos destinados a gerar e aplicar choques intensos e breves de corrente elétrica, por meio de eletrodos posicionados diretamente na musculatura cardíaca, ou indiretamente através do tórax, com o objetivo de reverter arritmias. Defibrillators are electrical equipment for generating and applying intense and brief shock of electrical current through electrodes placed directly on the heart muscle, or indirectly through the chest in order to reverse arrhythmias.

Estes equipamentos são classificados de acordo com a forma de onda de saída, como monofásicos (onda senóide amortecida) ou bifásicos (onda exponencial truncada ou retilínea) . These devices are classified according to the form of output waveform, such as single-phase (damped sine wave) or biphasic (Truncated exponential wave or straight). Seu funcionamento baseia-se no armazenamento de energia elétrica em um capacitor, com tensões de carga que variam de acordo com o valor da capacitância, e a manutenção desta condição de carga até o momento determinado para a descarga. Its operation is based on energy storage in a capacitor with charge voltages that vary according to the capacitance value, and maintaining this load condition until the specified time for the downloading.

Schwarz recomenda em seu trabalho intitulado "Biphasic shocks compared with monophasic damped sine wave shocks for direct ventricular defibrillation during open heart surgery" publicado na Anesthesiology, 98: 1063-1069 em 2003 que a energia para começar a desfibrilação transtorácica monofásica deve ser de 200 J e não exceder 360 J, enquanto que, com a forma de onda bifásica, são utilizados menores valores de energia (<200 J) , com equivalente ou superior efetividade. Schwarz recommends in his work entitled "Biphasic shocks Compared with monophasic damped sine wave shocks for direct ventricular defibrillation During open heart surgery" published in Anesthesiology, 98: 1063-1069 in 2003 that energy to start monophasic transthoracic defibrillation should be 200 J and not more than 360 J, while, with the biphasic waveform, are used lower energy levels (<200 J), with equivalent or superior effectiveness. Para as descargas aplicadas diretamente ao coração, os equipamentos são projetados para limitar a energia em 50 J, para evitar maiores danos ao miocárdio. For discharges applied directly to the heart, the equipment is designed to limit the power of 50 J to avoid further damage to the myocardium.

A calibração do desfibrilador é comumente realizada de acordo com a energia dissipada sobre uma carga resistiva de 50 Ω, correspondente à impedância cardíaca e/ou torácica. The defibrillator calibration is usually performed according to the energy dissipated through resistive load 50 Ω, corresponding to the cardiac and / or thoracic impedance.

A estratégia considerada mais efetiva para terminar a FV é a aplicação de um choque elétrico intenso, segundo o trabalho de Dosdall e colaboradores, intitulado "Mechanisms of defibrillation" publicado no Annu Rev Biomed Engin, 12: 233-258 em 2010. Contudo, a aplicação de campos elétricos (E) de alta intensidade pode provocar efeitos indesejados, como depressão da função contrátil e lesão celular, provavelmente devido à eletroporação da membrana dos miócitos cardíacos e subsequente sobrecarga celular de Ca 2+ , como é descrito nos trabalhos de Tung intitulado "Detrimental effects of electric fields on cardiac muscle" publicado na Proc IEEE, 84: 366-378 em 1996; The strategy considered more effective to terminate VF is the application of an intense electric shock, according to the working Dosdall et al, entitled "Mechanisms of defibrillation" Annu Rev published in Biomed Engin, 12: 233-258 in 2010. However, the application of electric field (E) of high intensity can cause undesirable effects such as depression of the contractile function and cell damage, probably due to electroporation of the membrane of cardiac myocytes and subsequent cellular Ca2 + overload, as described in the work entitled Tung "Detrimental effects of electric fields on cardiac muscle" published in Proc IEEE, 84: 366-378 1996; Krauthamer & Jones, intitulado "Calcium dynamics in cultured heart cells exposed to defibrillator-type electric shocks" publicado na Life Sei, 60: 1977-1985 em 1997; Krauthamer & Jones, entitled "Calcium dynamics in cultured heart cells exposed to defibrillator-type electric shocks" published in Life Sci, 60: 1977-1985 in 1997; Soares no trabalho intitulado "Comprometimento Contrátil do Tecido Cardíaco Isolado após Estimulação com Campo Elétrico de Alta Intensidade. 74 p. Dissertação de Mestrado em Engenharia Biomédica pela Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, Campinas, SP em 2003 e no trabalho de Oliveira e colaboradores, intitulado "Cytosolic Ca 2+ accumulation in ventricular myocytes after stimulation with high-intensity electric fields (HEF) " publicado na Biophys J, 88 (suppl. 1), abstr 1514 em 2005. Soares in the work entitled "Commitment Contractile Tissue Heart Isolated after stimulation with electric field of high intensity. 74 p. Dissertation in Biomedical Engineering from the School of Electrical and Computer Engineering at Unicamp, Campinas, SP in 2003 and Oliveira work and colleagues entitled "Cytosolic Ca 2+ accumulation in ventricular myocytes after stimulation with high-intensity electric fields (HEF)" published in Biophys J, 88 (suppl. 1), abstr 1514 in 2005.

É importante ressaltar que a sobrecarga de Ca 2+ pode gerar atividade espontânea em miócitos, gerando focos ectópicos. It notes that the overload of Ca 2+ can generate spontaneous activity in myocytes, causing ectopic foci. Além disso, a indução de despolarização persistente e/ou lesão celular em certas regiões pode favorecer a formação de bloqueios de condução que podem levar a um novo circuito de reentrância arritmogênico para perpetuação da arritmia, podendo contribuir para o insucesso da desfibrilação . Moreover, the induction of persistent depolarization and / or cell damage in certain regions may favor the formation of conduction blocks that can lead to a new circuit arrhythmogenic recess perpetuation of the arrhythmia, and can contribute to failure of the defibrillator.

A patente norte-americana US 7,096,063, depositada em 19 de março de 2004 em nome de MEDTRONIC, INC. The US patent US 7,096,063, filed on March 19, 2004 on behalf of MEDTRONIC, INC. e intitulada "Method and apparatus for delivering multi- directional defibrillation waveforms" descreve um método e dispositivo que armazena energia para a descarga através de uma pluralidade de eletrodos. and entitled "Method and Apparatus for delivering defibrillation waveforms multi-directional" discloses a method and device that stores energy for discharge through a plurality of electrodes. No referido documento, ocorre uma sobreposição temporal, com choques simultâneos, o que pode envolver maior risco de efeitos deletérios dada a soma espacial dos vetores elétricos resultantes em regiões discretas do coração, de modo que certos conjuntos de células ficariam expostos a campos de alta intensidade, favorecendo o surgimento de bloqueio de condução e manutenção da arritmia. In this document, there is a temporal overlap with simultaneous shocks, which may involve increased risk of deleterious effects due to the spatial sum of the electric vector resulting in discrete regions of the heart, so that certain sets of cells are exposed to high intensity fields , favoring the conduction block and maintenance of appearance of arrhythmia. Além disso, no referido documento existe a possibilidade emprego de choques sequenciais sem período estabelecido para a defasagem entre a estimulação elétrica, o que pode levar a choques coincidentes ao período vulnerável do miocárdio, ie, durante o período refratário relativo e logo após a repolarização, podendo dar origem a novas frentes de despolarização, provocando o reinício da arritmia. Furthermore, in this document there is a possibility of employment sequential shocks without period established for the gap between the electric stimulation, which may lead to coincident shocks to the vulnerable period of the myocardium, ie, during the relative refractory period and immediately after repolarization may give rise to new fronts of depolarization, causing the resumption of arrhythmia.

Portanto, aperfeiçoar o procedimento estimulatório, tornando-o mais eficiente e seguro, é essencial para o tratamento eficaz de arritmias cardíacas. Therefore, to enhance the stimulatory procedure making it more effective and safe, it is essential for the effective treatment of cardiac arrhythmias. A estimulação multidirecional de células isoladas, buscando maximizar o efeito excitatório do campo elétrico, vem sendo estudada como uma abordagem para minimizar a intensidade do campo estimulatório; The multidirectional stimulation of single cells in order to maximize the excitatory effect of the electric field has been studied as an approach to minimize the intensity of the stimulatory field; entre os trabalhos pode-se destacar Lima, intitulado: "Efeito da Direção do Campo Elétrico sobre o Limiar de Estimulação de Miócitos Ventriculares Isolados" publicado como Dissertação de Mestrado da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação pela Unicamp, Campinas, SP em 1999 ; between jobs can highlight Lima, entitled "electric field direction of the effect on the myocytes Stimulation threshold Ventricular Isolated" published as Master's Dissertation School of Electrical and Computer Engineering at Unicamp, Campinas, SP in 1999; Bassani e colaboradores intitulado "Combining stimulus direction and waveform for optimization of threshold stimulation of isolated ventricular myocytes" publicado na Physiol Meas, 27 : 851- 863 , 2006 ; Bassani et al entitled "Combining stimulus direction and waveform for optimization of threshold stimulation of isolated ventricular myocytes" published in Physiol Meas, 27: 851- 863, 2006; e Fonseca e colaboradores, intitulado "Estimulação multidirecional de células cardíacas: instrumentação e experimentação" apresentado no XXI Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica em Salvador, BA em Outubro de 2008 . and Fonseca et al, entitled "multidirectional stimulation of cardiac cells: instrumentation and experimentation" presented at the XXI Brazilian Congress of Biomedical Engineering in Salvador, Brazil in October 2008.

Esta abordagem também tem sido testada para aplicação no coração in situ, com estímulos sequenciais aplicados através de múltiplos pares de eletrodos em diferentes orientações e configurações, como destacado nos trabalhos de Chang e colaboradores, intitulado "Double and triple sequential shocks reduce ventricular defibrillation threshold in dogs with and without myocardial infarction" publicado no J Am Coll Cardiol, 8 : 1393 - 1405 em 1986 ; This approach has also been tested for use in the heart in situ, with applied sequential stimuli through multiple pairs of electrodes in different orientations and configurations, as outlined in Chang's work and colleagues, entitled "Double and triple sequential shocks ventricular reduce defibrillation threshold in dogs with and without myocardial infarction "published in J Am Coll Cardiol, 8: 1393 to 1405 in 1986; Jones e colaboradores, intitulado "Internai cardiac defibrillation in man: pronounced improvement with sequential pulse delivery in two different lead orientations" publicado em Circulation, 73 : 484 - 491 em 1986 ; Jones et al, entitled "Internal cardiac defibrillation in man: pronounced improvement with sequential pulse delivery in two different orientations lead" published in Circulation, 73: 484-491 1986; Jones e colaboradores, intitulado n Internai cardiac defibrillation: single and sequential pulses and a variety of lead orientations" publicado em Pacing Clin Electrophysiol , 1 : 583 - 591 em 1988 ; Exner e colaboradores, intitulado " Combination biphasic waveform plus sequential pulse defibrillation improves defibrillation efficacy of a nonthoracotomy lead system" publicado em J " Am Coll Cardiol, 23 : 317 - 322 em 1994 ; Jones et al, entitled No Internal cardiac defibrillation: single and sequential pulses and a variety of lead orientations "published in Pacing Clin Electrophysiol, 1: 583-591 in 1988, Exner et al, entitled" Combination biphasic waveform plus sequential pulse defibrillation Improves defibrillation efficacy of the nonthoracotomy lead system "published in J" Am Coll Cardiol 23: 317-322 1994; Kerber e colaboradores, intitulado "Overlapping sequential pulses: a new waveform for transthoracic defibrillation" publicado em Circulation, 89: 2369-2379 em 1994; Kerber et al, entitled "Overlapping sequential pulses: a new waveform for transthoracic defibrillation" published in Circulation 89: 2369-2379 in 1994; Thakur e colaboradores, intitulado " irect comparison of monophasic, biphasic and sequential pulse defibrillation over a single current pathway" publicado em Can J Cardiol, 12: 407-411 em 1996; Thakur et al, entitled "irect comparison of monophasic, biphasic defibrillation pulse and sequential over a single current pathway" published in Can J Cardiol 12: 407-411 1996; Pagan- Carlo e colaboradores, intitulado "Encircling overlapping multipulse shock waveforms for transthoracic defibrillation" publicado em J Am Coll Cardiol, 32: 2065- 2071 em 1998; Pagan- Carlo et al, entitled "encircling overlapping MULTIPULSE shock waveforms for transthoracic defibrillation" published in J Am Coll Cardiol, 32: 2065- 2071 in 1998; Zheng e colaboradores, intitulado "Reduction of the internai atrial defibrillation threshold with balanced orthogonal sequential shocks" publicado em J Cardiovasc Electrophysiol , 13: 904-909 em 2002. No entanto, nestes casos, o intervalo entre os choques em diferentes direções não tem sido levado em conta. Zheng et al, entitled "Reduction of the atrial defibrillation threshold internalization orthogonal with sequential balanced shocks" published in J Cardiovasc Electrophysiol, 13: 904-909 2002. However, in these cases, the interval between shocks in different directions has not been taken in consideration.

Fonseca e colaboradores, no trabalho de 2008, demonstraram que a aplicação de choques multidirecionais , chaveados num intervalo curto o suficiente para não exceder a duração do PA ventricular (rato) , produziu recrutamento excitatório comparável ou até superior àquele obtido pela aplicação de choques em diversas direções com intervalo > 2 s . Fonseca and colleagues, in the 2008 work demonstrated that the application of multidirectional shock, keyed in a short enough not to exceed the duration of ventricular PA (rat), produced comparable excitatory recruitment or even higher than that obtained by applying shocks in several directions interval> 2 s.

Como pode ser observado nenhum documento do estado da técnica descreve ou muito menos sugere abordagens utilizando a desfibrilação multidirecional com chaveamento otimizado, ou seja, com a descarga desfibrilatória aplicadas em diferentes direções e chaveadas de modo que a sequência dure menos que o período refratário do tecido miocárdico. As can be seen no prior art document describes or much less suggest approaches using defibrillation multi-optimized switching, i.e., with desfibrilatória discharge applied in different directions and switched so that the sequence lasts less than the refractory period of the tissue myocardial.

Sumário da Invenção Summary of the Invention

Para solucionar os problemas acima mencionados, a presente invenção propiciará vantagens significativas em relação aos dispositivos existentes para desfibrilação cardíaca, possibilitando um aumento do seu desempenho e apresentando uma relação custo/benefício mais favorável. To solve the above problems, the present invention will provide significant advantages over existing devices for cardiac defibrillation, enabling an increase in their performance and providing a cost / favorable benefit.

A presente invenção se refere a um dispositivo de desfibrilação cardíaca multidirecional capaz de aplicar choques sequenciais mono ou bifásicos em três diferentes direções, pela passagem de corrente elétrica através de três pares de eletrodos estrategicamente separados num período menor que 100 ms . The present invention relates to a device for cardiac defibrillation multidirectional able to apply sequential mono- or biphasic shocks in three different directions by passing electric current through a pair of electrodes strategically separated in a period less than 100 ms.

A alimentação do dispositivo da presente invenção foi feita por uma fonte de tensão DC, constituída por uma bateria recarregável chumbo-ácida selada. The feeding device of the present invention was made by a DC voltage source consisting of a lead-acid rechargeable battery sealed. O circuito foi composto por um regulador de tensão que garantiu +5 V ao circuito de controle e de interface do equipamento com o utilizador, e por uma fonte chaveada responsável por elevar a tensão aos níveis requeridos para carga de três capacitores no qual armazenavam a descarga desfibrilatoria . The circuit is composed of a voltage regulator which ensured +5 V to the control circuit and equipment of the user interface, and a switching power supply responsible for raising the voltage to levels required to charge three capacitors in which the downloading stored desfibrilatoria. Cada capacitor realizava a descarga da energia a cada direção . Each capacitor held the discharge of energy every direction.

Breve Descrição dos Desenhos Brief Description of Drawings

A estrutura e operação da presente invenção, juntamente com suas vantagens adicionais, pode ser melhor entendida mediante referência aos desenhos em anexo e a seguinte descrição: The structure and operation of the present invention, together with its further advantages, may be best understood by reference to the accompanying drawings and the following description:

A Figura 1 mostra um diagrama em blocos do dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção; Figure 1 shows a diagram of multi-block defibrillation device of the present invention;

A Figura 2 mostra um circuito esquemático da fonte de alimentação e fonte chaveada do dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção; Figure 2 shows a circuit schematic of the power source and switching power supply of the multidirectional defibrillation device of the present invention;

A Figura 3 mostra um circuito esquemático de controle do desfibrilador multidirecional do dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção; Figure 3 shows a multidirectional defibrillator control circuit schematic of the multi defibrillation device of the present invention;

A Figura 4 mostra um circuito de chaveamento, com exemplo para a orientação 0 o do dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção; Figure 4 shows a switching circuit, for example the multidirectional orientation 0 defibrillation device of the present invention;

A Figura 5 mostra um gráfico do pulso de disparo para Figure 5 shows a graph for clock

20 ms, para ativação do chaveamento da descarga desfibrilatoria nas direções 0 o , 60° e 120; 20 ms for the activation of the switching desfibrilatoria discharge in directions 0 to 60 ° and 120;

A figura 6 mostra o circuito completo do dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção; Figure 6 shows the complete circuit multidirectional defibrillation device of the present invention; A Figura 7 mostra os eletrodos, na forma de discos côncavos, formados por uma calota esférica, parte de uma esfera cortada por um plano; Figure 7 shows the electrodes in the form of concave discs, formed by a spherical cap, part of a sphere cut along a plane;

As Figuras 8A, 8B, 8C, 8D, 8E e 8F mostram a peça de sustentação dos eletrodos, desenvolvida por prototipagem com material plástico em policarbonato/abs para a presente invenção; Figures 8A, 8B, 8C, 8D, 8E and 8F show the support part of the electrodes developed by prototyping with plastic polycarbonate / abs to the present invention;

A Figura 9 mostra as formas de onda da descarga desfibrilatória nas modalidades monodirecional (à esquerda) e multidirecional (à direita), com duração de 30 ms, para os níveis de energia de 1 a 7J (indicados em cada painel; Figure 9 shows the waveforms of desfibrilatória discharge in monodirectional modes (left) and multidirectional (right), with duration of 30 ms, for power levels from 1 to 7J (indicated in each panel;

A Figura 10 mostra as formas de onda da descarga desfibrilatória nas modalidades monodirecional (à esquerda) e multidirecional (à direita) , com duração de 20 ms, para os níveis de energia de 1 a 7J (indicados em cada painel) . Figure 10 shows the waveforms of the discharge desfibrilatória monodirectional modes (left) and multidirectional (right), with a duration of 20 ms for the energy levels 1 to 7J (indicated in each panel).

As Figuras 11A e 11B mostram gráficos das curvas de probabilidade de desfibrilação em função da energia aplicada (J) , obtidas da desfibrilação nas modalidades mono e multidirecional em coração de porcos (tórax aberto) , utilizando pulsos desfibrilatórios de 30 (A) e 20 ms de duração (B) . Figures 11A and 11B show graphs of the defibrillation probability curves as a function of applied energy (J) obtained defibrillation in mono- and multi modes heart-pigs (open chest) using desfibrilatórios pulses 30 (A) and 20 ms duration (B). Os pontos indicam as médias e respectivos valores de erro-padrão; The dots point averages and their standard error values;

A Figura 12 mostra um gráfico das curvas de probabilidade de desfibrilação em função da energia aplicada (J) , obtidas da desfibrilação mono e multidirecional em 6 animais nos quais foi possível utilizar o design pareado. Figure 12 shows a graph of the defibrillation probability curves as a function of applied energy (J), obtained from mono- and multi defibrillation 6 animals in which it was possible to use paired design. Os pontos indicam as médias e respectivos valores de erro-padrão; The dots point averages and their standard error values;

A Figura 13 mostra os níveis de energia necessários para diferentes probabilidades de sucesso na desfibrilação cardíaca, determinados nos mesmos animais com choques mono e multidirecionais . Figure 13 shows the energy levels required for different probabilities of success in cardiac defibrillation, determined in the same animals with mono- and multi-directional shock. Os dados estão apresentados como média ± erro padrão. Data are presented as mean ± standard error. * P< 0,05 vs . * P <0.05 vs. choque monodirecional ; monodirectional shock; e and

A figura 14 mostra um diagrama em blocos do circuito de alimentação do dispositivo para desfibrilação cardíaca multidirecional com chaveamento otimizado da presente invenção ; Figure 14 shows a diagram of the device supply circuit blocks for cardiac defibrillation multi-optimized switching of the present invention;

Anexo 1 (A, B e C) mostra o dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção desenvolvido para aplicação de pulsos desfibrilatórios em três direções; Annex 1 (A, B and C) shows the multidirectional defibrillation device of the present invention developed for application desfibrilatórios pulses in three directions; e and

Anexo 2 mostra as manoplas de desfibrilação, cada uma com um arco no qual se localizam 3 eletrodos metálicos em forma de disco côncavo, botões de carga (verde) e disparo (vermelho) e cabo elétrico espiralado com conector. Annex 2 shows the gauntlets defibrillation, each with an arc in which are located 3 metal electrodes shaped concave disc, load buttons (green) and shooting (red) and coiled power cord with connector.

Descrição Detalhada da Invenção Detailed Description of the Invention

Embora a presente invenção possa ser suscetível a diferentes modalidades, é mostrada nos desenhos e na seguinte discussão detalhada, uma modalidade preferida com o entendimento de que a presente modalidade deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da invenção e não pretende limitar a presente invenção ao que foi ilustrado e descrito aqui. Although the present invention may be susceptible to different embodiments, it is shown in the drawings and following detailed discussion, a preferred embodiment with the understanding that the present embodiment is to be considered an exemplification of the principles of the invention and is not intended to limit the invention to that It has been illustrated and described herein.

A efetividade do campo elétrico em estimular uma célula é maior quando este se orienta paralelamente ao eixo maior da célula. The effectiveness of the electric field to stimulate a cell is greater when it is oriented parallel to the long axis of the cell. No coração, as células estão dispostas em diferentes orientações, portanto, um estímulo em uma dada direção deverá excitar apenas um conjunto de células. In the heart, the cells are arranged in different orientations therefore a stimulus in a given direction should excite only one set of cells. Para excitação mais generalizada, é necessário aumentar a intensidade do estímulo elétrico. For more general excitement, it is necessary to increase the intensity of the electrical stimulation.

Com a estimulação em mais de uma direção (multidirecional ) , é possível excitar um número maior de células com uma menor intensidade do estímulo. With stimulation in more than one direction (multidirectional), it is possible to excite a greater number of cells with a lower stimulus intensity. No caso da desfibrilação cardíaca, na qual usualmente se emprega choques fortes que podem lesar o miocárdio, a redução da intensidade do choque pela estimulação multidirecional implica em maior segurança no processo de desfibrilação . In the case of cardiac defibrillation, which is usually used strong shocks that can damage the myocardium, reducing the intensity by multidirectional shock stimulation leads to greater safety in case of defibrillation.

Uma causa reconhecida de insucesso na desfibrilação elétrica é a excitação de células no chamado período vulnerável, o que favorece a reinstalação da fibrilação ventricular pelo próprio choque desfibrilatório . A recognized cause of failure in the electrical defibrillation is the excitement of cells in the so-called vulnerable period, which favors the reinstallation of ventricular fibrillation by itself desfibrilatório shock. Com a aplicação de choques multidirecionais num período inferior à duração do período refratário miocárdico, quando a célula pouco excitável eletricamente, o reinício da fibrilação é minimizado, o que aumenta e eficiência da desfibrilação . With the application of multidirectional shock in a period shorter than the duration of the myocardial refractory period, when the little excitable cell electrically, resumption of fibrillation is minimized, which increases efficiency and defibrillation. Isto significa maior recrutamento de células sem re- excitação. This means increased recruitment of cells without re- excitement.

Os resultados obtidos por meio de uma modalidade de desfibrilação da presente invenção mostraram que a desfibrilação multidirecional com chaveamento otimizado permitiu a redução significativa do nível de energia aplicada, o que é esperado reduzir a incidência e severidade dos efeitos deletérios causados pelos campos elétricos de alta intensidade utilizados para desfibrilação cardíaca, e assim contribuir para maior sucesso na desfibrilação (diminuindo a probabilidade de reincidência da arritmia) e menor grau de lesão miocárdica. The results obtained by means of a defibrillation embodiment of the present invention have shown that defibrillation multi-optimized switching allowed a significant reduction of applied energy level, which is expected to reduce the incidence and severity of deleterious effects caused by high-intensity electric fields used for cardiac defibrillation, and thus contribute to greater success in defibrillation (reducing the likelihood of recurrence of arrhythmia) and lower degree of myocardial injury.

A técnica desenvolvida para desfibrilação cardíaca, por meio de um desfibrilador multidirecional da presente invenção, se baseia na aplicação defasada de choques em 3 direções diferentes, de modo a recrutar eletricamente mais células do miocárdio, porém o processo de estimulação, que tem duração inferior à do período refratário, é breve o suficiente para que as células sejam excitadas por apenas 1 dos choques. The technique developed for cardiac defibrillation, via a multi-defibrillator of the present invention is based on outdated application shocks in 3 different directions in order to recruit more electrically myocardial cells, but the stimulation process, which lasts less than the refractory period is short enough so that the cells are excited by only one of the shocks. Além disso, o dispositivo desenvolvido pela presente invenção permite que a desfibrilação multidirecional com chaveamento otimizado seja aplicada usando-se um único desfibrilador portátil (vs. vários desfibriladores acoplados por um dispositivo sincronizador) e um único par de manoplas/pás (em contraposição a múltiplos pares de eletrodos fixados ao coração) , o que facilita a utilização deste método na condição clínica. Furthermore, the device developed by the present invention allows multidirectional switching optimized defibrillation is applied using a single portable defibrillator (vs. multiple defibrillators coupled by a synchronizer device) and a single pair of gauntlets / blades (as opposed to multiple pairs of electrodes fixed to the heart), which facilitates the use of this method in clinical condition.

Portanto, a sucessão de choques multidirecionais com defasagem otimizada permite a rápida excitação de células com diferentes orientações, de modo a garantir que o miocárdio não seja estimulado no período de vulnerabilidade, e que se a célula cardíaca for excitada por um dado estímulo, não responderá aos próximos, durante o mesmo ciclo estimulatório, minimizando desta forma, o surgimento de bloqueio de condução e reexcitação. Therefore, the succession of multidirectional shock optimized lag allows rapid excitation of cells with different orientations so as to ensure that the myocardium is not stimulated the vulnerability period, and the cardiac cell is excited by a stimulus, do not respond the next for the same stimulatory cycle, thereby minimizing the appearance of re-excitation driving and locking. A não sobreposição temporal dos estímulos evita a soma de vetores elétricos, evitando a geração de campos muito elevados sobre uma dada região do miocárdio. The non-temporal overlap avoids the stimuli sum of electric vectors, avoiding the generation of very high fields over a given region of the myocardium.

A desfibrilação multidirecional com chaveamento otimizado da presente invenção é um processo pelo qual são aplicados choques em mais de uma direção, chaveados com defasagem de milissegundos, de modo que a sequência dure menos que o período refratário miocárdico. The multidirectional switch optimized defibrillation of the present invention is a process by which shocks are applied in more than one direction, switched with millisecond delay, so that the sequence lasts less that the myocardial refractory period.

O dispositivo de desfibrilação multidirecional desenvolvido pela presente invenção é capaz de aplicar choques sequenciais mono ou bifásicos em três diferentes direções, pela passagem de corrente elétrica através de três pares de eletrodos estrategicamente separados num período menor que 100 ms . The multidirectional defibrillation device developed by the invention is able to apply mono or biphasic sequential shocks in three different directions, by passing electric current through three pairs of electrodes strategically separated a period of less than 100 ms.

A alimentação do equipamento foi feita por uma fonte de tensão DC, constituída por uma bateria recarregável chumbo-ácida selada. The supply of the equipment was made by a DC voltage source consisting of a lead-acid rechargeable battery sealed. O circuito foi composto por um regulador de tensão que garantiu +5 V ao circuito de controle e de interface do equipamento com o utilizador, e por uma fonte chaveada responsável por elevar a tensão aos níveis requeridos para carga de três capacitores no qual armazenavam a descarga desfibrilatória . The circuit is composed of a voltage regulator which ensured +5 V to the control circuit and equipment of the user interface, and a switching power supply responsible for raising the voltage to levels required to charge three capacitors in which the downloading stored desfibrilatória. Cada capacitor realizava a descarga da energia em uma direção. Each capacitor held the discharge of energy in one direction.

Um microcontrolador é responsável por gerar pulsos sequenciais de disparo (pulsos retangulares de tensão, 5 V) para o acionamento de chaves semicondutoras que permitiram realizar a descarga do choque desfibrilatório nas três direções. A microcontroller is responsible for generating sequential trigger pulses (rectangular pulse voltage of 5 V) for driving semiconductor switches which have enabled the downloading of desfibrilatório shock in three directions. Os pulsos eram gerados de modo a acionar com uma pequena defasagem o chaveamento a cada par de eletrodos. The pulses were generated in order to trigger a small gap switching each pair of electrodes. A cada comando de disparo, apenas uma sequência de pulsos é gerada. Every trip command, only a sequence of pulses is generated. 0 circuito de chaveamento é constituído por três chaves eletrônicas (triacs) que, quando acionadas pelos pulsos de disparo no gate, realizam a descarga da tensão armazenada nos capacitores, permitindo, desta maneira, a passagem de corrente elétrica através do coração em cada direção de estimulação. 0 switching circuit consists of three electronic switches (triac) which, when actuated by the trigger pulse at the gate, perform the discharge of the stored voltage on the capacitor, allowing in this way the passage of electric current through the heart in each direction stimulation. A condução da corrente é limitada apenas a duração do pulso de disparo. The driving current is limited only time clock.

Transformadores de pulso foram utilizados para garantir o disparo dos triacs quando é mantida em uma de suas entradas um trem de pulsos de frequência de 1 kHz proveniente do circuito de controle, e também, para isolar eletricamente o circuito de controle do circuito de potência a ser acionado. pulse transformers were used to ensure the firing of triacs when it is maintained in one of its inputs a train of pulse frequency of 1 kHz from the control circuit, and also to electrically isolate the power circuit of the control circuit to be triggered.

Para desfibrilação direta ( i . e . , contato dos eletrodos com a superfície do coração, na condição de tórax aberto) , foi desenvolvido um modelo de manopla/pá que apresenta, cada uma, 3 (três) eletrodos em forma de discos côncavos, de aço inoxidável cirúrgico 304, polido e escovado, com espessura de 1 mm. For direct defibrillation (i. E., Contact of the electrodes with the surface of the heart, in the open chest condition), it developed a gauntlet model / shovel presents each three (3) electrodes in the form of concave disks, surgical stainless steel 304, polished and brushed with a thickness of 1 mm. Cada eletrodo foi fixado a um eixo de sustentação preso a um arco, que contém canaletas internas para passagem dos fios. Each electrode was fixed to a support shaft attached to an arc, which contains internal channels for the conduit. A base de sustentação dos eletrodos foi desenvolvida por técnica de prototipagem, constituída de policarbonato/abs , e apresenta três orifícios de 5 mm de diâmetro para instalação dos eletrodos. The support base electrode technique was developed by the prototyping consisting of polycarbonate / ABS and has three holes of 5 mm diameter for installation of the electrodes.

Os eletrodos laterais foram posicionados em 60 2 com relação ao orifício central para estabelecer as direções de aplicação dos choques. The side electrodes were placed at 60 2 with respect to the center hole to establish the application directions of shocks. Na parte superior do orifício central, foi construída uma base circular para encaixe de um cilindro de alumínio, coberto com pintura eletrostática, com a finalidade de acoplamento da peça com os eletrodos à manopla de pega, para proteger a fiação ligada aos eletrodos, bem como para alongar a peça e assim facilitar o manuseio dos eletrodos no interior da cavidade torácica. In the upper part of the central hole, a circular base was constructed for engagement of an aluminum cylinder covered with electrostatic painting, with the coupling end of the part with the electrodes on handle grip to protect the wiring connected to the electrodes, and to lengthen the piece and thus facilitate handling of the electrodes within the thoracic cavity. As manoplas de pega foram projetadas para minimizar a possibilidade de contato do operador com os eletrodos e as partes condutivas, e continham um botão para acionar o carregamento dos capacitores e outro para acionar o disparo da descarga. The multi-position handle are designed to minimize the possibility of contact of the operator with the electrodes and conductive parts, and contained a button to trigger the charging of the capacitors and the other to trigger the firing of the discharge. Para ligação do contato entre todos os eletrodos e das chaves ao desfibrilador, foram utilizados dois cabos elétricos espiralados através de conectores de 5 vias . To link the contact between electrodes and all the keys to the defibrillator, two electric cables spiraled through 5-way connectors were used.

Modalidade Preferencial da Presente Invenção Preferred embodiment of the present invention

Desfibrilador multidirecional defibrillator multidirectional

O desfibrilador multidirecional da presente invenção foi desenvolvido com base no circuito de chaveamento que permite a estimulação elétrica de miócitos ventriculares isolados em 3 direções e ângulo de separação de 60°, tal como no trabalho de Fonseca e colaboradores intitulado: "Estimulação multidirecional de células cardíacas: instrumentação e experimentação" apresentado no XXI Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica. The multidirectional defibrillator of the present invention was developed based on the switching circuit allows electrical stimulation of ventricular myocytes isolated in three directions and at 60 ° separation angle, as in the work of Fonseca et al entitled "Multi stimulation of cardiac cells : instrumentation and experimentation "presented at the XXI Brazilian Congress of Biomedical Engineering. Salvador, BA em outubro de 2008 e incorporado aqui em sua totalidade por referência, bem como no protótipo de um desfibrilador convencional que fornece descarga desfibrilatória interna senoidal monofásica amortecida, apresentado no trabalho de Viana intitulado: "'Montagem de Protótipo de Desfibrilador e Análises Experimentais em Cães Anestesiados" - Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Poços de Caldas, MG. Salvador, Brazil in October 2008 and incorporated herein in its entirety by reference as well as the prototype of a conventional defibrillator that provides discharge sinusoidal internal desfibrilatória monophasic damped presented in Viana work entitled: " 'Prototype Mount Defibrillator and Analysis Experimental in Anesthetized Dogs "- Work Completion of course in Electrical Engineering - Pontifical Catholic University of Minas Gerais, Pocos de Caldas, MG. 2007, também incorporado aqui em sua totalidade por referência . 2007, also incorporated herein by reference in its entirety.

O dispositivo desenvolvido da presente invenção fornece pulsos de tensão com forma de onda monopolar de descarga capacitiva (RC - resistor/capacitor) e é capaz de aplicar choques: a) em uma única direção (monodirecional , ie, como utilizado em desfibriladores convencionais), pela passagem de corrente elétrica entre apenas um par de eletrodos (um eletrodo em cada pá) ; The device developed the present invention provides voltage pulses shaped monopolar wave capacitive discharge (RC - resistor / capacitor) and is able to apply shocks: a) in one direction (monodirectional, ie, as used in conventional defibrillators) by passing electric current between only one pair of electrodes (an electrode on each blade); ou b) choques sequenciais em três diferentes direções (multidirecional ) , pela passagem de corrente através de três pares de eletrodos estrategicamente separados em ângulo de 60°. or b) sequential shocks in three different directions (multidirectional), by passing current through a pair of electrodes strategically apart at an angle of 60 °. O chaveamento da descarga multidirecional foi projetado para ser suficientemente rápido (total de 60-90 ms) para permitir a estimulação elétrica direta do coração nas três direções dentro do período de duração do PA cardíaco em mamíferos grandes (200 ms em suínos, à temperatura de 37 °C, como mostrado no trabalho de Roscher e colaboradores, intitulado "Effects of dopamine on porcine myocardial action potentials and contractions at 37 °C and 32 °C" publicado em Acta Anaesthesiol Scand, 45: 421-426 em 2001). The multidirectional switch of downloading is designed to be fast enough (total of 60-90 ms) to allow direct electrical stimulation of the heart in three directions within the heart PA duration in large mammals (200 ms in pigs at a temperature of 37 ° C, as shown in working Roscher et al entitled "Effects of dopamine on porcine myocardial action potentials and contractions at 37 ° C and 32 ° C", published in Acta Anaesthesiol Scand, 45: 421-426 2001). Desta maneira, a maior parte das células cardíacas responde a apenas um dos estímulos aplicados. Thus, most of the cardiac cell responds to only one of the applied stimulus.

A intensidade dos pulsos desfibrilatórios foi dependente do nível de energia selecionado numa escala contínua de 0,48 a 7,31 J. A energia entregue durante um choque desfibrilatório foi calculada segundo a equação publicada nos trabalhos de Bardy e colaboradores, intitulado "Prospective comparison of sequential pulse and single pulse defibrillation with use of two different clinically available systems" publicado no J Am Col Cardiol, 14: 165-171 em 1989; The intensity of the pulses desfibrilatórios was dependent on the selected energy level on a continuous scale from 0.48 to 7.31 J. The energy delivered during a desfibrilatório shock was calculated according to the equation published in the works of Bardy et al, entitled "Prospective comparison of sequential pulse and single pulse defibrillation with use of two different clinically available systems "published in J Am Col Cardiol 14: 165-171 1989; e no trabalho de Dosdall & Sweeney, intitulado "Extended charge banking model of dual path shocks for implantable cardioverter defibrillators" publicado na Biomed Engin Online, 7: 22-35 em 2008, ambos trabalhos incorporados aqui em sua totalidade por referência. and the work Dosdall & Sweeney, entitled "Extended charge banking model of dual path shocks for implantable cardioverter defibrillators" published in Biomed Engin Online, 7: 22-35 in 2008, both corporate jobs here in its entirety by reference.

1 , 1 ,

Energia =— CV (equação 1 ) Energy = - CV (Equation 1)

2 2

onde a Energia é dada em J, C é a capacitância (em Ρ) dos capacitores de armazenamento da energia, e V é a tensão elétrica (em V) de carga dos capacitores necessária para cada nível de energia. where the energy is given in J, C is the capacitance (in Ρ) of energy storage capacitors, and V is the voltage (V) load capacitors required for each energy level.

A Tabela 1 representa a tensão de carga requerida para os níveis de energia de 1 a 7 J utilizando capacitores com capacitância fixa de 100 μΡ. Table 1 represents the load voltage applied to the energy levels from 1 to 7 J using fixed capacitance capacitors 100 μΡ. Esta capacitância foi escolhida com o propósito de reduzir a tensão de carga necessária para cada nível de energia e, consequentemente, diminuir o campo elétrico ( E, em V/cm) aplicado e o pico de corrente durante a desfibrilação, minimizando deste modo, possíveis danos ao miocárdio. This capacitance is chosen in order to reduce the required charging voltage for each energy level and therefore reduce the electric field (E in V / cm) applied and the peak current during defibrillation, minimizing thereby possible damage to the myocardium. Porém, o equipamento pode utilizar diferentes capacitores para gerar diferentes níveis de tensão elétrica. However, the equipment may use different capacitors to generate different levels of voltage.

A Tabela 1 mostra a tensão de carga dos capacitores calculada (equação 1) para níveis energia a ser selecionados para a descarga desfibrilatória direta, e a respectiva corrente elétrica X, calculada pela lei de Ohm (V = R . I) , onde R = 50 Ω, para simular a impedância do coração de acordo com Associação Brasileira de Normas Técnicas . Table 1 shows the charging voltage of the calculated capacitors (Equation 1) to energy levels being selected to direct desfibrilatória discharge, and its electric current X calculated by Ohm's law (V = R. R) where R = 50 Ω to simulate the impedance of the heart according to the Brazilian Association of Technical Standards.

Energia (J) Tensão de carga (V) Corrente Energy (J) Charge Voltage (V) Current

1,0 141, 4 2, 8 1.0 141 4 2 8

2,0 200, 0 4,0 2.0 200 0 4.0

3,0 244, 9 4,9 4,0 282, 8 5,6 3.0 244 4.9 9 4.0 282 5.6 8

5,0 316, 2 6,3 5.0 316 2 6.3

6,0 346,4 6,9 6.0 346.4 6.9

7,0 374,1 7,4 7.0 374.1 7.4

O desfibrilador multidirecional , como monstrado no diagrama em blocos da Figura 1, consiste de uma fonte de alimentação que fornece uma tensão regulada aos circuitos de controle e de interface do equipamento, além de fornecer a tensão de carga dos capacitores, de acordo com o nível de energia selecionado (Tabela 1) . The multidirectional defibrillator, as shown at the diagram of Figure 1 block consists of a power supply that provides a regulated voltage to control circuitry and the device interface and provide the capacitor charging voltage according to the level selected energy (Table 1).

O circuito de isolação foi projetado para garantir o isolamento elétrico entre o circuito de baixa tensão (circuito de controle) do circuito de alta potência (circuito de chaveamento) , e também garantir o acionamento do chaveamento a cada direção para o disparo da descarga desfibrilatória . The isolation circuit is designed to ensure electrical isolation between the low voltage circuit (control circuit) of high power circuit (switching circuit), and also ensure the activation of the switching every direction to the firing of desfibrilatória discharge. Os circuitos eletrônicos correspondentes a cada um dos blocos do diagrama serão descritos a seguir: Fonte de Alimentação Electronic circuits corresponding to each of the diagram of the blocks will be described below: Power Supply

A alimentação do dispositivo da presente invenção foi feita por uma fonte de tensão DC, constituída por uma bateria recarregável chumbo-ácida selada, regulada por válvula de 6,0 V e 4,5 Ah (mod. UP-645 Unipower, Unicoba Ind. Componentes Eletrônicos, São Paulo, SP) . The feeding device of the present invention was made by a DC voltage source consisting of a lead-acid rechargeable battery sealed, valve regulated 6.0 V and 4.5 Ah (mod. 645-PU Unipower, Unicoba Ind. Electronic components, São Paulo, SP). Para recarga, foi utilizado um carregador eletronico para bateria selada de 6,0 V DC e 0,4 Ah (mod. FCB 64AL, Hayonik Ind. Com. Prod. Eletrônicos, Londrina, PR) . To recharge, we used an electronic charger for sealed battery 6.0 V DC and 0.4 Ah (mod. FCB 64AL, Hayonik Ind. Com. Prod. Electronics, Londrina, PR).

Este circuito foi composto de um regulador de tensão (mod. LM2940CT-5.0, National Semiconductor Co., Santa Clara, CA, USA) , que garantiu +5 V ao circuito de controle e de interface do equipamento com o usuário, e por uma fonte chaveada responsável por elevar a tensão aos níveis requeridos para carga dos capaçitores responsáveis pelo armazenamento da descarga desfibrilatória (0 a 382 V) . This circuit was composed of a voltage regulator (mod. LM2940CT-5.0, National Semiconductor Co., Santa Clara, CA, USA), which ensured +5 V to the control circuit and the equipment with the user interface, and a SMPS responsible for raising the voltage to the levels required to charge the capacitors responsible for storing the desfibrilatória discharge (0-382 V). A fonte chaveada incorpora um regulador chaveado ajustável (mod. LM2577-ADJ, National Semiconductor Co., Santa Clara, CA, USA) que chaveia a corrente em elevada frequência, de forma a manter uma tensão de saída DC estabilizada. The switching power supply incorporates an adjustable switched regulator (mod. LM2577-ADJ, Co. National Semiconductor, Santa Clara, CA, USA) which chaveia current at high frequency in order to maintain a stabilized DC output voltage. O regulador chaveado foi ligado a um transformador (mod. TR 70415, Ralp Industrial, Alvorada, RS), projetado sobre o núcleo Thornton NP-23/17-4900-IP6 para relação de espiras de 1:10, com Ni = 4 espiras, Li = 78,4 μΗ, N 2 = 40 espiras, L 2 = 7,84 mH, e frequência de 52 kHz) , e sua saída foi conectada a um diodo retificador rápido UF4007 (1,0 A, 1000 V, Fairchild Semiconductor, San Jose, CA, USA) , como mostrado na Figura 2. The switched regulator has been connected to a transformer (mod. TR 70415, Industrial Ralp, Dawn, RS) designed on the core Thornton NP-23 / 17-4900-IP6 to turns ratio of 1:10 with Ni = 4 windings Li = 78.4 μΗ, N 2 = 40 turns, L 2 = 7.84 mM, and frequency of 52 kHz), and its output was connected to a fast rectifier diode UF4007 (1.0 a, 1000 V, Fairchild Semiconductor Inc., San Jose, CA, USA), as shown in Figure 2.

Assim, na saída do transformador, a tensão encontrou- se elevada em correspondência ao nível de energia a ser aplicado, e foi ajustada por um potenciometro multivoltas de 100 kQ (precisão de 5%, linear) . Thus, in the transformer output voltage if the encontrou- in correspondence to the high level of energy to be applied, and adjusted by a multiturn potentiometer 100 Q (5% accuracy, linear). Sob esta tensão de saída, havia um divisor de tensão constituído por um resistor de 1 ΜΩ (1/8 W, 5%) e um trimpot 3296 de 20 kQ (potenciômetro vertical ajustável, 10%, Kingtronics Int. Co. , Hong Kong, China) . Under this output voltage, there was a voltage divider consisting of a resistor of 1 ΜΩ (1/8 W, 5%), and a 20 Kohm 3296 trimpot (vertically adjustable pot 10%, Kingtronics Int. Co., Hong Kong China). Desta forma, teve-se uma tensão de 0-5 V servindo como amostra ao circuito de controle, e proporcional a 141-382 V. Thus, it had become a 0-5 V voltage serving as a sample to the control loop, and proportional to 141-382 V.

O acionamento da fonte chaveada para início da carga dos capacitores era feito manualmente por uma chave push button (mod. R16-503AD) na cor verde, presente em uma das manoplas de desfibrilação . The drive of the power supply to start the load capacitor was done manually by a button push switch (mod. R16-503AD) in green, present in one of the gauntlets defibrillation.

Circuito de controle Control circuit

Para o controle do chaveamento da descarga desfibrilatória, a seleção do modo de disparo mono ou multidirecional , e a apresentação via display de LCD dos dados referentes à tensão selecionada e o respectivo nível de energia, utilizou-se o microcontrolador PIC 16F818-I/P (Microchip Technol . Inc., Chandler, AZ, USA), um circuito integrado que reúne em um único dispositivo todos os circuitos necessários para realizar um completo sistema digital programável. For switching control of desfibrilatória discharge, selection of mono or multi-shot mode, and the presentation via LCD display data for the selected voltage and its energy level, we used the PIC microcontroller 16F818-I / P (Microchip Technol. Inc., Chandler, AZ, USA), an integrated circuit that combines in a single device all the circuits required to perform a complete programmable digital system. Estruturalmente o dispositivo apresenta 18 pinos (16 pinos de entrada/saída, V S se +V DD ) , e é constituído de um processador, 128 bytes de memória de dados (RAM) e de programa (EEPROM) , oscilador interno de 4 MHz, e possui 5 canais de conversores analógico/digital (A/D) integrados. Structurally the device has 18 pins (16 input pins / output V S to + V DD), and comprises a processor 128 data bytes of memory (RAM) and program (EEPROM), internal oscillator 4 MHz and has five channels of analog / digital converters (a / D) integrated.

A programação das funções a serem realizadas pelo microcontrolador foi desenvolvida em linguagem de montagem (assembly) , e o programa foi escrito e carregado pelo software gravador MPLAB ® IDE {Microchip Technol . The programming of functions to be performed by the microcontroller was developed in assembly language (assembly), and the program was written and loaded by the recorder software MPLAB ® IDE {Microchip Technol. Inc., Chandler, AZ, USA) para que o microcontrolador executasse todos os ciclos de instruções. Inc., Chandler, AZ, USA) for the microcontroller to execute instructions every cycle.

O conversor A/D da porta ANO (pino 17) foi utilizado para realizar o registro do sinal das amostras de tensão de carga (0-5 V, grandeza analógica) com a finalidade de gerar a representação digital destes níveis de tensão e disponibilizar em um display de LCD (16 colunas x 2 linhas de caracteres, com backlight azul; mod. LCD-016 002B, Vishay Intertechnol . , Shelton, CT, USA) as variáveis de TENSÃO (em V) e ENERGIA (em J) . The A / D YEAR port (pin 17) was used for the registration sign of the load voltage samples (0-5 V analog quantity) in order to generate the digital representation of these voltage levels and provide for an LCD display (16 columns x 2 lines of characters, with blue backlight; LCD mod-016 002B, Vishay Intertechnol, Shelton, CT, USA..) TENSION variables (V) and ENERGY (J). A energia foi calculada internamente ao microcontrolador por meio da programação, conforme a equação 1, no qual armazenava a cada instante em seus registradores de memória, amostras da tensão de carga dos capacitores. The energy was calculated internally to the microcontroller by means of programming, according to equation 1 in which every time stored in their memory registers, samples of the capacitor charging voltage.

O microcontrolador foi configurado para se comunicar com o display por meio das portas RAl, RA2 e RB0-RB3 (pinos 18, 1 e 6 a 9, respectivamente), enquanto o display recebeu os dados do microcontrolador nos pinos 4, 6, 11-14. The microcontroller is configured to communicate with the display through the RAL ports RA2 and RB0-RB3 (pins 18, 1 and 6 to 9, respectively), while the display data received from the microcontroller pins 4, 6, 11- 14. Os pinos 1 e 3 do display foram responsáveis pelo contraste, que foi ajustado por um trimpot de 10 kQ (10%, Kingtronics Int. Co., Hong Kong, China); Pins 1 and 3 of the display were responsible for the contrast, which was set by a trimpot 10 Kohm (10% Kingtronics Int Co., Hong Kong, China.); o pino 2 recebeu a alimentação de +5 V, os pinos 5, 7-10 foram ligados ao ground (GND) , e os pinos 15 e 16 foram utilizados para iluminação de fundo do display. pin 2 receive the +5 V supply, pin 5, 7-10 are connected to ground (GND) and pins 15 and 16 were used for the display backlighting.

A programação foi configurada para que a porta RB5 (pino 11) fosse responsável pela seleção do modo de disparo monodirecional (quando uma chave do tipo alavanca permaneceu na posição "aberta") ou multidirecional (quando a chave foi fechada para GND) , como mostrado na Figura 3. Os pinos 5 (V ss ) e 14 (V DD ) foram ligados ao GND e à alimentação de +5 V, respectivamente. The program was set so that RB5 port (pin 11) were responsible for selecting the monodirectional shooting mode (when a key lever-type remained in the "open" position) or multidirectional (when the switch was closed for GND), as shown in Figure 3. the pins 5 (Vss) and 14 (V DD) are connected to GND and +5 V respectively. Na saída RB4 (pino 10) , gerou-se um trem de pulsos na frequência de 1 kHz, que foi utilizado para garantir o disparo do chaveamento. In RB4 output (pin 10), we generated a train of pulses at a frequency of 1 kHz was used to ensure that the trigger switch.

Controle do Disparo Monodirecional Control monodirectional Shooting

O disparo em apenas uma direção era efetuado quando a chave do tipo alavanca (pino 11) , localizada no painel frontal do equipamento, estava posicionada na posição monodirecional. The trigger in only one direction was made when the key-type lever (pin 11) located on the front panel of the machine, was placed in monodirectional position. Desta forma, o microcontrolador estava programado para gerar o pulso de disparo apenas na saída RA4 (pino 3) . Thus, the microcontroller was programmed to generate a clock only in the RA4 output (pin 3). Essa saída correspondeu aos eletrodos centrais das manoplas. This output corresponds to the central electrode of the gauntlets.

Controle do Disparo Multidirecional Com a seleção do modo de desfibrilação multidirecional , no momento do acionamento da descarga do choque, o microcontrolador gerava os pulsos de disparo na sequência das três saídas programadas (pinos 2, 3 e 16), correspondendo a um pulso para cada direção (0 o , 60° e 120°) . Control Multidirectional Shooting With the selection of the defibrillation multidirectional mode, when the shock discharge firing, the microcontroller generated clocks following the three programmed outputs (pins 2, 3 and 16), corresponding to a pulse for each direction (0 to 60 ° and 120 °). Os pulsos eram gerados de modo a acionar o chaveamento defasados em 20 ou 30 ms a cada par de eletrodos, de modo que o último estímulo fosse aplicado 60 ms após o disparo do primeiro, e 20 ou 30 ms após o disparo do segundo, totalizando um tempo de aplicação de 60 ou 90 ms . The pulses were generated to trigger the switching lagged by 20 or 30 ms to each pair of electrodes, so that the last pulse were applied 60 msec after the firing of the first, 20 to 30 ms after the second firing, amounting application time a 60 or 90 ms.

Circuitos de chaveamento, isolação e armazenamento de energia switching circuits, insulation and energy storage

O chaveamento foi realizado por três chaves eletrônicas que, quando acionadas, realizavam a descarga da tensão armazenada nos capacitores, permitindo, desta maneira, a passagem de corrente elétrica através do coração em uma dada direção de estimulação. The switching was carried out for three electronic switches which, when activated, held the discharge of the voltage stored in the capacitor, allowing in this way the passage of electric current through the heart stimulation in a given direction.

A fonte chaveada fornecia a tensão de carga aos capacitores de acordo com o nível de a energia selecionado para aplicação. The switching power supply provided the charging voltage to the capacitor according to the level of the selected power for the application. A fonte era ligada em paralelo ao terminal positivo de três capacitores com capacitância de 100 iF (mod. UPT2G101MHD, Nichicon Corp., Kyoto, Japão) por meio de um diodo retificador 6A10 (6,0 A, 1000 V, Rectron Semiconductor Inc., Chino, CA, USA), âiretamente polarizado a cada um deles. The source was connected in parallel to the positive terminal three capacitors with capacitance 100 if (mod. UPT2G101MHD, Nichicon Corp., Kyoto, Japan) via a rectifier diode 6A10 (6.0 A, 1000 V, Rectron Semiconductor Inc. , Chino, CA, USA), âiretamente each polarized. Aos terminais negativos dos capacitores, outro diodo 6A10 era ligado, diretamente polarizado com o GND da fonte chaveada, como mostrado na Figura 4. The negative terminal of the capacitor, diode other 6A10 was connected, directly biased with GND of the power supply, as shown in Figure 4.

Entre o cátodo do diodo e o terminal positivo de cada capacitor, foi ligado um Triode for Alternating Current (TRIAC TIC226M, 8,0 A, 600 V, Power Innov. , Inc., Lindon, UT, USA) , que é um componente semicondutor que conduz corrente elétrica nos dois sentidos e que atua como um interruptor eletrônico acionado por tensão. Between the cathode of the diode and the positive terminal of each capacitor is connected a Triode for Alternating Current (TRIAC TIC226M, 8.0 A, 600V, Power Innov., Inc., Lindon, UT, USA), which is a component semiconductor that conducts electric current in both directions and that acts as an electronic switch triggered by stress. Este componente possui os terminais Anodol (pino 1), Anodo2 (pino 2) e um terminal de disparo (gate, pino 3), e permanece em estado de não condução até receber um pulso de tensão de disparo no gate, proveniente do circuito de controle. This component has the Anodol terminals (pin 1) Anodo2 (pin 2), and a trigger terminal (gate pin 3) and remains non-conducting state until it receives a trigger voltage pulse at the gate, from the circuit control. Assim, uma vez carregados os capacitores, a descarga ocorre com a passagem da corrente pelos TRIACs somente quando o pulso de disparo é recebido no gate, e a tensão armazenada nos capacitores é descarregada apenas durante o período do pulso de disparo, como mostrado na Figura 5. A ligação do circuito de controle ao gate dos TRIACs foi realizada por transformadores de pulso (com relação 1:1, mod. TP-1:1/4T, Thornton Eletrônica, Vinhedo, SP) , componentes alimentados por pulsos de tensão em sua entrada, para que realizassem o disparo dos TRIACs, evitar o curto circuito nas chaves semicondutoras e garantir que o circuito de controle fosse isolado eletricamente do circuito de potência a ser acionado. Thus, the capacitors once loaded, the discharge occurs with the passage of current by TRIACs only when the clock is received at the gate, and the stored voltage on the capacitor is discharged only during the period of the clock, as shown in Figure 5. the connection of the control circuit to the gate of TRIACs was performed by pulse transformers (about 1: 1., mod TP-1 1 / 4T, Thornton Electronics, Vineyard, SP) components powered by voltage pulses entry, that were to conduct the firing of TRIACs, avoid short circuit in the semiconductor switches and ensure that the control circuit to be electrically isolated from the power circuit to be fired. Desta forma, em uma de suas entradas, o transformador de pulso recebeu os pulsos de disparo por meio de um transistor BC548C (Motorola Semiconductors, Hong Kong, China) , em série com um resistor de 100 Ω (1/8 W, 5%) para limitar a corrente, e na outra entrada recebeu, por meio de um resistor de 470 Ω (1/8 W, 5%) , em série com um transistor BC548C, trem de pulsos com a frequência constante de 1 kHz, para garantia do disparo do chaveamento. Thus, in one of its inputs, the pulse transformer received clocks through a BC548C transistor (Motorola Semiconductors Hong Kong, China) in series with a resistor of 100 Ω (1/8 W, 5% ) to limit the current, and the other input received through a resistor of 470 Ω (1/8 W, 5%) in series with a BC548C transistor train of pulses with constant frequency of 1 kHz, collateral of the trigger switch. Por fim, uma das saídas dos transformadores de pulso foi ligada ao gate dos TRIACs, e a outra, ao Ânodo1. Finally, one of the outputs of the pulse transformer is connected to the gate of the TRIACs and the other, the Ânodo1. Montagem do desfibrilador multidirecional Mounting the multi-defibrillator

O design do circuito elétrico para o dispositivo de desfibrilação multidirecional da presente invenção foi desenvolvido com o software ISIS (Figura 6) , parte do aplicativo Proteus Professional Suite Design 7.7 (Labcenter Electronics, Ontário, Canadá) , que também contém o software ARES para desenvolvimento de layout para placa de circuito impresso (PCI) . The circuit design for the multi defibrillation device of the present invention has been developed with ISIS software (Figure 6), part of Proteus application Professional Design Suite 7.7 (LABCENTER Electronics, Ontario, Canada), which also contains ARES software development layout for printed circuit board (PCB). Realizado o projeto, gerou-se um arquivo para confecção da PCI (Alfapress PCI, Campinas, SP) e posterior soldagem dos componentes. Realized the project was generated a file for making the PCI (PCI Alfapress, Campinas, SP) and subsequent welding of components.

Conforme mostrado no anexo IA, a PCI e a bateria foram alocadas em uma caixa do tipo gabinete de bancada (mod. BO 62609, de dimensões 307 x 257 x 65 mm, Phoenix Mecano Com. Tec. Ltda., São Paulo, SP), e foi feita a conexão dos componentes ao painel frontal e traseiro. As shown in Annex IA, the PCI and battery were allocated in a box type cabinet bench (mod. BO 62609, dimensions 307 x 257 x 65 mm, Phoenix Mecano Com. Tec. Ltda., São Paulo, SP) , and was made the connection of the components to the front and rear panel. Os painéis foram construídos na APD/CEB/UNICAMP, em plástico PVC, com adesivos fixados na parte frontal (indicando as funções das chaves , seleção do nível de energia e saídas para os eletrodos de desfibrilação, anexo 1B) e traseira (entrada para carga da bateria e fusível, anexo 1C) . The panels were built in ODA / CEB / UNICAMP, PVC plastic with labels attached on the front (indicating the functions of the keys, the energy level selection and outputs to the defibrillation electrodes, annex 1B) and rear (entrance to load battery and fuse, Annex 1C). Na parte superior da caixa, foi fixado um adesivo com advertências e instruções sobre o modo de operação do equipamento. At the top of the box was fixed with an adhesive warnings and instructions on the equipment operation mode. Os adesivos foram confeccionados com o programa Coreldraw® Graphics Suite X5 (Corel Corporation, Ottawa, Canadá) . The adhesives were made with CorelDRAW® Graphics Suite X5 program (Corel Corporation, Ottawa, Canada).

Manoplas e Eletrodos de Desfibrilação Gauntlets and Electrodes Defibrillation

Os eletrodos foram utilizados como meio de contato entre o desfibrilador e a superfície do coração, para aplicação da descarga desfibrilatoria . The electrodes were used as a means of contact between the defibrillator and the surface of the heart, for the application of desfibrilatoria discharge. Devido à necessidade do uso de 3 pares de eletrodos (vs. apenas 1, na desfibrilação convencional) e do estabelecimento de contado dos 6 eletrodos com a superfície cardíaca, houve a preocupação com o tamanho dos eletrodos. Because of the need to use three pairs of electrodes (vs. only 1 in conventional defibrillation) and the establishment of contact of the electrodes 6 with the heart surface, there was a concern with the size of the electrodes. Embora a redução da área da superfície dos eletrodos fosse necessária para o contato adequado, ela não poderia ser muito reduzida, pois um aumento excessivo na densidade de corrente elétrica poderia causar queimaduras no tecido cardíaco durante a desfibrilação . Although the reduction of the electrode surface area was necessary for the proper contact, she could not be much reduced because an excessive increase in current density could cause burns to the cardiac tissue during defibrillation. Adotou-se, para cada eletrodo, a área mínima preconizada para eletrodos de desfibrilação para uso interno em pediatria (900 mm 2 ; ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF MEDICAL INSTRUMENTATION. Cardiac defibrillator devices. ANSI/AAMI DF2-1996. Arlington (VA): AAMI em 1996. American National Standard.; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Equipamento eletromédico - Parte 2-4: Prescrições particulares para segurança de desfibriladores cardíacos. ABNT NBR IEC 60601-2- 4: 2005. Rio de Janeiro em 2005, incorporado aqui em sua totalidade por referência) . , Is adopted for each electrode, the minimum area recommended for defibrillation electrodes for internal use in pediatrics (900 mm 2; ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF MEDICAL INSTRUMENTATION Cardiac defibrillator devices ANSI / AAMI DF2-1996 Arlington (VA):... AAMI in 1996. ans .; Brazilian Association of Technical Standards electrical equipment - Part 2-4:.. particular requirements for the safety of cardiac defibrillators NBR IEC 60601-2- 4: 2005 Rio de Janeiro in 2005, incorporated herein in its entirety by reference).

Foram fabricados 6 discos côncavos, em aço inoxidável cirúrgico 304, polido e escovado, com espessura de 1 mm (Nova Inox, Campinas, SP) . 6 concave discs were manufactured in surgical stainless steel 304, polished and brushed with a thickness of 1 mm (New Inox, Campinas, SP). A altura da concavidade, cujo objetivo é melhorar o contato com a superfície do coração, foi de 2 mm, a mesma dos eletrodos comercializados para desfibrilação interna pediátrica (mod. 7252-4, Instramed, Porto Alegre, RS) utilizados por Viana (2007), incorporado aqui em sua totalidade por referência. The height of the concavity, which aims to improve the contact with the surface of the heart, was 2 mm, the same electrode marketed for pediatric internal defibrillation (mod. 7252-4, Instramed, Porto Alegre, RS) used by Viana (2007 ), incorporated herein in its entirety by reference. O diâmetro do disco foi calculado, levando em consideração a área de uma calota esférica, conforme o trabalho de Harris & Stocker, intitulado " Spherical segment (spherical cap) . In: Handbook of Mathematics and Computational Science. New York: Springer-Verlag, 1998, e incorporado aqui em sua totalidade por referência, conforme mostrado na Figura 7. The disk diameter was calculated, taking into account the area of a spherical cap, as the work of Harris & Stocker, entitled "Spherical segment (spherical cap). In: Handbook of Mathematics and Computational Science New York:. Springer-Verlag, 1998 and incorporated herein by reference in its entirety, as shown in Figure 7.

Calculou-se o diâmetro adotando uma área mínima da calota esférica de 900 mm 2 e altura da concavidade de 2 mm, chegando-se ao valor de 34 mm, o qual está em concordância com as normas ABNT NBR IEC 60601-2 -4 ( 2005 ) e AAMI/ANSI DF 2 ( 1996 ) , incorporado aqui em sua totalidade por referência. It calculated the diameter adopting a minimum area of the spherical cap of 900 mm 2 and 2 mm hollow height, reaching the 34 mm value, which is in accordance with the NBR IEC 60601-2 standards -4 ( 2005) and AAMI / ANSI DF 2 (1996), incorporated herein in its entirety by reference.

A cada eletrodo foi fixado um eixo de sustentação, de aço inox, com 5 mm de diâmetro e 10 mm de comprimento. Each electrode was fixed at a support shaft of stainless steel 5 mm in diameter and 10 mm in length. Uma vez finalizada a fixação, foi feita uma pintura eletrostática a pó com tinta branca (JPS Pinturas Especiais, Campinas, SP), na parte de trás dos eletrodos e no eixo, para isolação elétrica destas partes, evitando que parte da energia fosse dissipada em contato com outros tecidos além do miocárdio. Once completed the setting, an electrostatic painting was done powder with white paint (JPS Special paints, Campinas, SP), the back electrode and the shaft, for electric insulation of these parts, avoiding that part of the energy to be dissipated contact with other tissues beyond the myocardium.

A base de sustentação dos eletrodos foi desenvolvida por técnica de prototipagem, que consiste em fabricar objetos físicos diretamente a partir de objetos virtuais tridimensionais gerados por software, por um processo de modelagem por deposição de material fundido, pela extrusão de filamentos de plásticos aquecidos, em sucessivas camadas até a formação por completo do objeto. The support base of the electrode has been developed by technical prototyping, which consists of manufacturing physical objects directly from three-dimensional virtual objects created by software, by a modeling process by depositing molten material, by extruding heated plastics filaments in successive layers until the formation completely object. As diversas camadas recebem tanto o material para a construção do objeto, como um material utilizado como suporte para superfícies suspensas, sendo este removido por pós-processamento com ultra-som. The multilayered receive both the material for the construction of the object, as a material used as support for suspended surfaces, which is removed by post-processing with ultrasound.

A peça final foi constituída de policarbonato/abs , e apresentava três orifícios de 5 mm de diâmetro para instalação dos eletrodos (Figura 8A) . The final piece was constructed of polycarbonate / ABS and had three holes of 5 mm diameter for installation of the electrodes (Figure 8A). Com relação ao orifício central, os demais orifícios foram posicionados em 60° para formar as direções de aplicação do choque (0 o , 60° e 120°), como mostrado na Figura 8B. Regarding the central hole, other holes were positioned at 60 ° to form the shock application direction (the 0, 60 ° and 120 °) as shown in Figure 8B. As hastes laterais eram dutos ocos para passagem da fiação soldada aos eletrodos (Figura 8C) . The side rods were hollow ducts for passage of wiring welded to the electrodes (Figure 8C). Na parte superior do orifício central, foi construída uma base circular para encaixe de um cilindro de alumínio (com diâmetro de 9 mm e comprimento de 140 mm) , coberto com pintura eletrostática, com a finalidade de acoplamento da peça com os eletrodos à manopla de pega, para proteger a fiação ligada aos eletrodos, bem como para alongar a peça e assim facilitar o manuseio dos eletrodos no interior da cavidade torácica (Figura 8D) . In the upper part of the central hole, a circular base was constructed for engagement of an aluminum cylinder (diameter of 9 mm and a length of 140 mm), covered with electrostatic painting, with the coupling end of the part with the electrodes gauntlet handle to protect the wiring connected to the electrodes and to lengthen the piece and thus facilitate handling of the electrodes in the thoracic cavity (Figure 8D).

Todos os orifícios continuaram vazados até a parte traseira da peça, e sua abertura foi aumentada para permitir a soldagem dos fios (Figura 8E) . All holes continued leaked to the back of the piece, and its opening was increased to allow for wire welding (Figure 8E). O espaço vazio desta área de soldagem foi posteriormente preenchido com borracha de silicone Siqmol (dureza: 6022, cinza, Siqplás Ind. Com. , São Paulo, SP) para impedir a entrada de resíduos, e por fim fechado com tampas feitas do mesmo material da peça (Figura 8F) . The empty space of this welding area was then filled with silicone rubber Siqmol (hardness:.. 6022, gray, Siqplás Ind Com, São Paulo, SP) to prevent the waste input, and finally closed with covers made of the same material part (Figure 8F).

As manoplas de pega foram projetadas para minimizar a possibilidade de contato do operador com os eletrodos e as partes condutivas, como recomendado pela ABNT NBR IEC 60601-2-4 (2005) , incorporado aqui em sua totalidade por referência. The multi-position handle are designed to minimize the possibility of contact of the operator with the electrodes and conductive parts, as recommended by NBR IEC 60601-2-4 (2005), incorporated herein in its entirety by reference. Foram construídas duas manoplas a partir de tarugos de nylon com 32 mm de diâmetro e 140 mm de comprimento, que foram posteriormente conectadas à haste de alumínio e à peça de policarbonato/abs, com os três eletrodos cada. two handles were constructed from nylon billet of 32 mm in diameter and 140 mm in length, which were subsequently connected to the aluminum rod and the piece of polycarbonate / ABS, each with three electrodes. Na parte superior de cada manopla, foram encaixados os botões do tipo push button responsáveis um para carga dos capacitores (cor verde) e outro de disparo da descarga (cor vermelha) . At the top of each handle, the push button type charge buttons one for loading the capacitors were embedded (green) and one discharge shutter (red color). Para ligação do contato entre todos os eletrodos e das chaves ao desfibrilador, foram utilizados dois cabos elétricos espiralados de 5300 mm de comprimento e 5 mm de diâmetro, com 5 vias trançadas de contato, sendo 3 vias para conexão com os eletrodos e 2 para as chaves (Seat Telecom Ind. Com. Fios e Cabos Ltda., Salto, SP) . For connection of contact between all electrodes and the keys to the defibrillator, we used two coiled electrical cables 5300 mm length and 5 mm in diameter, with 5 contact braided way, 3-way for connecting the electrodes and 2 for keys (Seat Telecom Ind. Com. Wires and Cables Ltda., Salto, SP).

Para finalizar, foi acrescentado a cada extremidade dos cabos elétricos, um conector cabo de 5 contatos macho Ml6 (ITC Conectores, Embú Guaçu, SP) para conexão das manoplas-eletrodos aos respectivos conectores de 5 contatos fêmea M16, localizados no painel do desfibrilador multidirecional . Finally, it was added to each end of the wires, a 5-contact connector cable male Ml6 (ITC Connectors, Embu Guacu, SP) for connection of gauntlets electrode to the respective connectors 5 female contacts M16, located in the multidirectional defibrillator panel . O anexo 2 mostra o conjunto final das manoplas-eletrodos . Annex 2 shows the final set of gauntlets electrode.

Os testes do desfibrilador multidirecional foram realizados na APD/CEB/UNICAMP, e consistiram da análise da forma de onda das descargas monodirecional e multidirecional, em termos da tensão em função do tempo, de acordo com o nível selecionado de energia a ser aplicado. The tests were performed in multi defibrillator ODA / CEB / Campinas, and consisted of the analysis of the waveform of monodirectional and multidirectional discharges in terms of voltage versus time according to the selected power level to be applied. Deste modo, o ensaio do dispositivo da presente invenção foi realizado especificando a energia entregue a uma carga resistiva de 50 Ω, que simula a impedância do paciente, conforme recomendado pela ABNT NBR IEC 60601-2-4 (2005) , incorporado aqui em sua totalidade por referência. Thus, the assay device of the present invention has been accomplished by specifying the energy delivered to a resistive load 50 Ω, which simulates the impedance of the patient, as recommended by NBR IEC 60601-2-4 (2005), incorporated herein in its entirety by reference. Variações na carga resistiva foram efetuadas com a finalidade de observar as possíveis alterações na forma de onda final da descarga desfibrilatoria . Variations in resistive load were made in order to observe possible changes in the form of final wave of desfibrilatoria discharge.

As formas de onda dos pulsos de disparo liberados pelo microcontrolador e da descarga do desfibrilador realizada pelo chaveamento foram adquiridas em um osciloscópio digital (mod. DSO3062A, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA) conectado a um computador, utilizando o software DSO3000 Series Scope Connect Software (Version 04.02.10, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, 2005) . The waveforms of clocks released by the microcontroller and defibrillator discharge performed by switching were acquired on a digital oscilloscope (mod. DSO3062A, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA) connected to a computer using the software DSO3000 Series Scope Connect Software (Version 2.4.10, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, 2005).

Metodologia dos testes in vivo Foram utilizados 10 porcos Large-White fêmeas jovens (8 semanas de idade) , peso médio de 20 ± 3 kg, com padrão sanitário convencional, provenientes de criador especializado (Geraldo Vermeulen, Holambra, SP) . in vivo testing methods were used 10 Large White pigs young females (8 weeks old), mean weight of 20 ± 3 kg with conventional sanitary standard, from specialized breeder (Gerard Vermeulen, Holambra, SP). Os animais foram alojados em baias individuais no Biotério da Disciplina de Técnica Cirúrgica do NMCE/FCM/UNICAMP, recebendo água clorada filtrada e ração industrial ad libitum, onde não sofreram manipulação experimental até a realização dos experimentos. The animals were housed in individual pens in the Vivarium of Surgical Technique Discipline NMCE / FCM / UNICAMP, receiving chlorinated water filtered and industrial food ad libitum, which have not undergone experimental manipulation to the experiments. Não foi observado um período de jejum previamente à realização dos experimentos. There was no fasting period prior to the experiments.

O protocolo experimental e de manutenção dos animais foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais, Instituto de Biologia, UNICAMP (CEUA/IB/UNICAMP; protocolo n 2 . 2251-1) . The experimental and animal maintenance protocol was approved by the Ethics Committee on Animal Use, Institute of Biology, UNICAMP (CEUA / IB / UNICAMP; Protocol No 2 2251-1.).

Antes do início dos experimentos, todos os animais receberam medicação pré-anestésica de quetamina (10 mg/kg. , im). Before starting the experiments, all animals received premedication of ketamine (10 mg / kg. Im). O animal foi, então, levado para a sala de cirurgia e colocado na goteira de Claude-Bernard. The animal was then taken to the operating room and placed in the Claude-Bernard drip. Foi realizado acesso venoso no pavilhão auricular para administração de cloridrato de fentanila e tiopental sódico (12,5 μg/kg e 25 mg/kg, respectivamente, iv). venous access was performed in the pinna to fentanyl hydrochloride administration and thiopental sodium (12.5 mg / kg and 25 mg / kg respectively, iv). Após entubação orotraqueal, o animal foi mantido em ventilação controlada (volume corrente de 10 ml /kg e fração inspirada de oxigénio de aproximadamente 50%) . After endotracheal intubation, the animal was kept in controlled ventilation (tidal volume of 10 ml / kg and fraction of inspired oxygen of approximately 50%). Foram conectados eletrodos de eletrocardiograma para monitoração da atividade elétrica cardíaca (fisiógrafo, mod. Biomonitor 7, Bese-Bio Engenharia de Sistema e Equipamentos SA, Belo Horizonte, MG) . ECG electrodes were connected to monitoring cardiac electrical activity (physiographer, mod. Biomonitor 7, Bese-Bio System Engineering and Equipment SA, Belo Horizonte, MG). Após assepsia local com álcool iodado foi feita toracotomia por meio de eletrocautério (mod. SS 500, WEM, Ribeirão Preto, SP) , afastamento das costelas com afastador Finochietto e abertura do pericárdio. After local antisepsis with iodized alcohol was made thoracotomy through electrocautery (mod. SS 500, WEM, Ribeirao Preto, SP), removal of the ribs with retractor Finochietto and opening the pericardium. O coração foi umedecido periodicamente com solução salina durante os experimentos. The heart was periodically moistened with saline solution during the experiments. A profundidade da anestesia foi constantemente monitorada, e doses adicionais de anestésico foram administradas, quando necessário. The depth of anesthesia was constantly monitored and additional doses of anesthetic was administered, if necessary.

Protocolo Experimental Experimental Protocol

Foram realizados 2 experimentos preliminares para familiarização do experimentador com o novo sistema de pás, bem como para teste do design do equipamento e das manoplas/eletrodos , e determinação da faixa de potência dos choques requerida para reverter a fibrilação. 2 Preliminary experiments were conducted to familiarize the experimenter with the new system of blades, as well as the equipment design test and gauntlets / electrodes and determining the power range of shocks required to reverse fibrillation. Com base nos resultados desses testes, foram feitas as adaptações necessárias no tamanho dos eletrodos e na peça de sustentação. Based on the results of these tests, the necessary adjustments in the size of the electrodes and the supporting part have been made.

No grupo experimental (N = 10) , utilizou-se no mesmo animal, as duas modalidades de choque (mono e multidirecional) , buscando minimizar diferenças entre animais que pudessem interferir nos resultados. In the experimental group (N = 10), was used in the same animal, the two shock modes (mono and multi), seeking to minimize differences between animals that could interfere with the results. Choques das 2 modalidades foram aplicados alternadamente durante o curso do experimento, para que ambas modalidades fossem testadas paralelamente durante diferentes fases do experimento, nas quais pôde-se observar variação temporal do nível de energia requerido para desfibrilação . Shocks of the 2 modalities were applied alternately during the course of the experiment, so that both methods were tested in parallel during different phases of the experiment, in which it was observed temporal variation in the level of energy required for defibrillation.

A fibrilação ventricular foi induzida por breve contato direto dos terminais de uma bateria comercial de 9.0 V DC com a superfície ventricular, de modo a aplicar uma corrente contínua da ordem de microampères , conforme descrito por Viana (2007) , incorporado aqui em sua totalidade por referência. Ventricular fibrillation was induced by brief direct contact of the terminals of a commercial battery of 9.0 V DC to the ventricular surface, so as to apply a continuous stream of microamps order as described by Viana (2007), incorporated herein in its entirety by reference.

O local de contato com a bateria foi mantido o mesmo para testes sucessivos de choques mono e multidirecionais . The contact area with the battery was kept the same for successive test mono and multidirectional shock. Imediatamente antes da indução da fibrilação ventricular, os arcos das pás especialmente desenvolvidas para este fim foram posicionados, preferencialmente orientando os pares de eletrodos no sentido baso-apical, de modo a permitir o contato direto dos eletrodos com a superfície cardíaca. Immediately before induction of ventricular fibrillation, the arcs of the blades specially developed for this purpose have been positioned, preferably orienting the pairs of electrodes on the baso-apical direction so as to allow direct contact of the electrodes with the heart surface.

Após confirmação do estabelecimento de FV, eram aplicados os choques desfibrilatórios . After confirmation of VF establishment, desfibrilatórios shocks were applied. Os choques eram aplicados em episódios alternados, nas modalidades mono e multidirecional . The shocks were applied every other episodes, in mono and multi-modalities. De um episódio para uma dada modalidade, eram obtidos 2 níveis de energia: um deles insuficiente, e o outro suficiente para produzir desfibrilação ventricular. An episode for a given mode, were obtained two power levels: insufficient them, and enough other to produce ventricular defibrillation. Se o primeiro nível aplicado mostrava sucesso, a energia dos próximos choques (mesma modalidade) era reduzida até que não fosse capaz de reverter a arritmia. If the first level applied showed success, the next energy shocks (same modality) was reduced until it was not able to reverse the arrhythmia. Caso não se obtivesse sucesso com o primeiro nível, a energia era aumentada nos choques subsequentes até que a desfibrilação fosse produzida. If you do not obtain success with the first level, the power was increased in subsequent shocks until defibrillation was produced. A seguir, iniciava-se um novo episódio para a outra modalidade, e assim sucessivamente. Next, we initiated a new episode to another embodiment, and so on.

No caso de insucesso do desfibrilador em teste em reverter a fibrilação ventricular, utilizou-se um desfibrilador transtorácico convencional (mod. Cardiomax, Instramed, Porto Alegre, RS) , com a aplicação de choques bifásicos de 360 J. Nesta situação, era retirado o afastador, as costelas eram aproximadas, e os choques eram aplicados externamente à cavidade torácica. In case of failure of the defibrillator testing in reverse ventricular fibrillation, we used a conventional transthoracic defibrillator (mod. Cardiomax, Instramed, Porto Alegre, RS), with the application of biphasic shock of 360 J. In this situation, was withdrawn retractor, the ribs were approximated, and the shocks were applied externally to the chest cavity. Adicionalmente, também foi utilizado para este fim, o protótipo de desfibrilador interno desenvolvido por Viana (2007) , incorporado aqui em sua totalidade por referência, aplicando-se diretamente ao coração choques monofásicos com energia de 5-7 J através de pás pediátricas (mod. 7252-4, Instramed, Porto Alegre, RS), para reversão da fibrilação. Additionally, was also used for this purpose, the internal defibrillator by Viana prototype (2007), incorporated herein by reference in its entirety, applying directly to the heart monophasic shocks with 5-7 J of energy through pediatric blade (mod . 7252-4, Instramed, Porto Alegre, RS), to reverse fibrillation. No período requerido para recarga do desfibrilador, procedeu-se massagem cardíaca interna, para evitar completa interrupção da circulação. The period required for defibrillator charging, proceeded internal cardiac massage, to avoid complete interruption of circulation.

0 restabelecimento do ritmo sinusal pós-choque (ie, sucesso do procedimento desfibrilatório) foi observado visualmente e pelo registro eletrocardiográfico . 0 restoration of post-shock sinus rhythm (ie, success desfibrilatório procedure) was visually observed and the electrocardiographic recording. Um intervalo de 5-15 minutos foi observado entre sucessivas tentativas de indução de fibrilação-desfibrilação . A range of 5-15 minutes was observed between successive attempts to induce fibrillation-defibrillation.

Os testes em cada animal prosseguiam até que se observasse refratariedade da fibrilação induzida a reversão por choques aplicados com o desfibrilador transtorácico ou com o protótipo de Viana (2007) , incorporado aqui em sua totalidade por referência. The tests continued into each animal was observed until refractoriness fibrillation induced by shocks reversal applied with transthoracic defibrillator or Viana prototype (2007), incorporated herein in its entirety by reference. A anestesia era então aprofundada e procedia-se à eutanásia pela administração de injeção letal de KC1 19,1%, com verificação da morte do animal durante observação por 20 minutos. Anesthesia was then deepened and we proceeded to euthanasia by administering lethal injection KC1 19.1%, with the animal's death check for observation for 20 minutes.

Descarga mono e multidirecional Download mono and multidirectional

Conforme já mencionado, a seleção da modalidade monodirecional implica na descarga desfibrilatória apenas no par de eletrodos centrais das manoplas, enquanto que, quando a modalidade multidirecional é selecionada, são aplicados choques defasados através dos três pares de eletrodos. As already mentioned, the selection of monodirectional mode implies desfibrilatória discharge only in the central electrodes of the pair of handles, while, when the multi-mode is selected, delayed shocks are applied through the three pairs of electrodes. A descarga desfibrilatória em cada direção (0 o , 60° e 120°) era acionada sempre que os TRIACs responsáveis pelo chaveamento permaneciam no estado de condução. The discharge desfibrilatória in each direction (0 to 60 ° and 120 °) was triggered whenever switching the responsible TRIACs remained in the driving state. Portanto, a duração dos choques era determinada pela duração do trem de pulsos de disparo no gate dos TRIACs, a qual foi inicialmente programada para 30 ms . Therefore, the duration of the shock was determined by the duration of the firing pulse train at the gate of the TRIACs, which was originally scheduled for 30 msec. Assim, na modalidade monodirecional , era aplicado um único choque com duração de 30 ms, a qual também foi a duração do choque aplicado em cada uma das 3 direções na modalidade multidirecional , com uma duração total da descarga desfibrilatória de 90 ms. Thus, in monodirectional mode, a single shock was applied with a duration of 30 msec, which was also the duration of the shock applied to each of the three directions in multi-mode, with a total duration of 90 ms desfibrilatória discharge. Posteriormente, aplicou-se choques de menor duração (20 ms) , com duração total do período de descarga de 60 ms . Subsequently, it applied shocks shorter (20 ms), with a total duration of 60 ms discharge period.

O pico de tensão atingido durante a descarga para cada nível de energia apresentou a mesma amplitude para as duas modalidades, e foi proporcional à tensão inicial requerida para a carga dos capacitores conforme mostrado na Tabela 1. The peak voltage reached during discharge for each energy level showed the same amplitude for the two modalities, and was proportional to the initial voltage required to charge the capacitors as shown in Table 1.

A forma de onda de descarga RC monofásica do equipamento desenvolvido caracteriza-se pela queda da tensão como uma função exponencial do tempo. The form of monophasic waveform RC discharge of the developed equipment is characterized by the voltage drop exponentially as a function of time. Na Figura 9 e 10, são apresentadas as formas de onda desfibrilatórias mono e multidirecionais em tensão, de acordo com o nível selecionado de energia (1-7 J) para as durações de 30 e 20 ms, respectivamente. In Figure 9 and 10, the waveforms desfibrilatórias mono- and multidirectional voltage are set according to the selected energy level (1-7 J) for durations of 30 and 20 ms, respectively. Os ensaios foram realizados sob uma carga resistiva de 50 Ω, simulando a impedância do coração. Assays were performed under a resistive load of 50 Ω, simulating the impedance of the heart. Desfibrilação Elétrica Multidirecional In Vivo Defibrillation Electric Multidirectional In Vivo

O resultado da análise de sobrevivência é um conjunto de pontos que descreve a probabilidade de desfibrilação em função da energia aplicada. The results of survival analysis is a set of points that describes the probability of defibrillation a function of applied energy. A esses pontos, foi possível ajustar com sucesso uma função sigmóide (R 2 > 0,97 em todos os casos) , que permite a determinação do nível de energia requerido para uma dada probabilidade de sucesso desfibrilatório . At these points, it was possible to successfully fit a sigmoid function (R2> 0.97 in all cases), which allows determining the power level required for a given probability of success desfibrilatório. A Tabela 2 e Figura 11A mostram os resultados obtidos de experimentos realizados em 4 animais, utilizando pulsos de chaveamento de 30 ms para as modalidades de choque mono e multidirecional . Table 2 and Figure 11A show the results of experiments performed on 4 animals using switching pulses of 30 ms for the modalities of mono and multidirectional shock. Não foi observada diferença significativa do coeficiente de Hill da curva nas diferentes modalidades. There was no significant difference in the Hill coefficient of the curve in the different modalities.

Embora a curva para choques multidirecionais tenha se mostrado deslocada a esquerda (Figura 11A) , a diferença entre os valores de energia requeridos para uma probabilidade de desfibrilação de 50% (E50) não atingiu significância estatística, dada a sobreposição de seus intervalos de confiança para 95% (P> 0,05), a qual, no entanto, foi mínima (Tabela 3) . Although the curve for multidirectional shock has been shown to be shifted to the left (Figure 11A), the difference between the required energy amounts to a probability of defibrillation 50% (E50) did not reach statistical significance, given the overlap of confidence intervals for 95% (P> 0.05), which, however, it was minimal (Table 3).

Por outro lado, para pulsos com 20 ms de duração (6 animais; Tabela 4 e Figura 11B) , foi observado um nítido desvio paralelo (caracterizado por valores de coeficiente de Hill mais próximos em ambas as curvas) à esquerda da curva referente à estimulação multidirecional. On the other hand, for pulses of 20 ms duration (6 animals; Table 4 and Figure 11B), a clear parallel shift (characterized by closer Hill coefficient values for both curves) to the left of the curve for the stimulation was observed multidirectional. Para esta duração de choque, os valores de E50 foram marcantemente menores (P< 0,01) para a modalidade multidirecional. For this shock duration, E50 values were markedly lower (P <0.01) for multi modality. Podemos observar que esta diferença se deveu primariamente ao aumento da eficiência da modalidade multidirecional, e não à queda de eficiência dos choques monodirecionais. We can see that this difference was due primarily to the increase in multi-mode efficiency, not the fall of efficiency of monodirecionais shocks.

A Tabela 2 mostra os parâmetros da curva de probabilidade de desfibrilação para as modalidades de choque mono e multidirecional , com pulsos de duração de 30 ms . Table 2 shows the parameters of the defibrillation probability curve for the modalities of mono and multidirectional shock, with 30 msec duration pulses. E50: energia do choque necessária para uma probabilidade de 50% de sucesso na desfibrilação . E50: impact energy required for a 50% probability of successful defibrillation. Os valores estão apresentados como média ± erro-padrão, acompanhados do intervalo de confiança da média para 95% (entre parênteses) . The values are presented as mean ± standard error, accompanied by the average confidence interval for 95% (in parentheses).

Tabela 2: Parâmetros da curva de probabilidade de desfibrilação para as modalidades de choque mono e multidirecional Table 2: defibrillation probability curve parameters for shock modes mono and multidirectional

Modalidade Monodirecional Multidirecional Monodirectional mode multidirectional

E50 (J) 4,701 ± 0,147 4,179 ± 0,084 E50 (J) 4.701 ± 0.147 4.179 ± 0.084

(4,363-5, 040) (3,992-4,365) (4.363-5, 040) (3,992-4,365)

Coeficiente de 0,486 ± 0,064 0,356 ± 0,027 Coefficient 0.486 ± 0.064 0.356 ± 0.027

Hill (0,338-0, 634) (0,296-0,416) Hill (.338-0, 634) (0,296-0,416)

A Tabela 3 mostra os parâmetros da curva de probabilidade de desfibrilação para as modalidades de choque mono e multidirecional, com pulsos de duração de 20 ms . Table 3 shows the parameters of the defibrillation probability curve for the modalities of mono and multidirectional shock, with 20 msec duration pulses. E50: energia do choque necessária para uma probabilidade de 50% de sucesso na desfibrilação . E50: impact energy required for a 50% probability of successful defibrillation. Os valores estão apresentados como média ± erro-padrão, acompanhados do intervalo de confiança da média para 95% (entre parênteses) e 99% (entre colchetes) . The values are presented as mean ± standard error, accompanied by the average confidence interval for 95% (in parentheses) and 99% (in brackets).

Modalidade Monodirecional Multidirecional Monodirectional mode multidirectional

E50 (J) 4,011 ± 0,062 2,893 ± 0,035 E50 (J) 4.011 ± 0.062 2.893 ± 0.035

(3, 880-4, 141) (2, 820-2, 965) (3, 880-4, 141) (2, 820-2, 965)

[3, 833-4, 188] [2,795-2,991] [3, 833-4, 188] [2.795 to 2.991]

Coeficiente de 0,401 ± 0,021 0,424 ± 0,012 Coefficient 0.401 ± 0.021 0.424 ± 0.012

Hill (0, 358-0,444) (0,395-0,452) Hill (0, 358-.444) (.395-.452)

[0,342-0,459] [0,386-0,462] [.342-.459] [.386-.462]

Para uma comparação mais detalhada, foram utilizados dados obtidos de 6 animais, nos quais foi possível obter um número de pontos suficientes com cada modalidade (mínimo de 5 pares de valores de energia) para que se pudesse obter uma curva com ajuste satisfatório (R 2 > 0,97 em todos os casos) . For a more detailed comparison, obtained from 6 animals data were used, in which it was possible to obtain a sufficient number of points in each category (minimum of 5 pairs of energy values) so that it could get a curve with good fit (R 2 > 0.97 in all cases). Neste caso, a partir de curvas individuais para ambas as modalidades, foi possível determinar médias e respectivos erros-padrões de valores de energia requeridos para diferentes probabilidades de desfibrilação, utilizando-se o design pareado para comparação da eficiência das 2 modalidades de desfibrilação (ie, no mesmo animal) . In this case, from individual curves for both procedures, it was possible to determine averages and respective energy values, standard error required for different probabilities for defibrillation using the paired design for comparison of the efficiency of the two methods defibrillation (ie in the same animal). Isto é de grande importância, pois, embora tenha-se cuidado em padronizar ao máximo as condições experimentais, observou-se grande variabilidade da susceptibilidade à desfibrilação na população de suínos estudada (P< 0,001 entre curvas de diferentes animais; teste de logrank de Mantel-Haenszel ) . This is of great importance because, although it has-care in standardizing the most experimental conditions, there was great variability in susceptibility to defibrillation in the pig population studied (P <0.001 between curves of different animals; log rank test Mantel -Haenszel).

Na Tabela 4 e Figura 12, estão apresentados os resultados obtidos somente nesses animais . Table 4 and Figure 12 shows the results obtained only in these animals. As curvas da Figura 12 foram determinadas a partir do conjunto {pool) de todos os pontos levantados experimentalmente (ie, curva geral, e não individual). The curves of Figure 12 were determined from the set {pool) of all points raised experimentally (ie, general curve, and not individual). Pode-se observar um marcante desvio à esquerda da curva para a desfibrilação multidirecional (P< 0,01; Tabela 4). One can observe a marked leftward shift of the curve to the multidirectional defibrillation (P <0.01; Table 4). O desvio observado foi paralelo, a julgar pelos valores semelhantes do coeficiente de Hill. The deviation observed was parallel, judging by similar values of the Hill coefficient. Esta similaridade também foi observada na comparação das médias dos valores individuais (monodirecional : 0,901 ± 0,119; multidirecional: 0,944 ± 0,109; P= 0,833, teste t de Student para amostras pareadas) , embora estes valores tenham se mostrado superiores àqueles estimados para a curva geral. This similarity was also observed when comparing the averages of individual values (monodirectional: 0.901 ± 0.119; multidirectional: 0.944 ± 0.109; P = 0.833, t test for paired samples), although these values have been shown to be higher than those estimated for the curve general.

A Tabela 4 mostra os parâmetros da curva de probabilidade de desfibrilação para as modalidades de choque mono e multidirecional, aplicados na mesma população de suínos (N= 6). Table 4 shows the parameters of the defibrillation probability curve for the modalities of mono and multidirectional shock applied to the same population of pigs (n = 6). E50: energia do choque necessária para uma probabilidade de 50% de sucesso na desfibrilação . E50: impact energy required for a 50% probability of successful defibrillation. Os valores estão apresentados como média ± erro-padrão, acompanhados do intervalo de confiança da média para 95% (entre parênteses) e 99% (entre colchetes) . The values are presented as mean ± standard error, accompanied by the average confidence interval for 95% (in parentheses) and 99% (in brackets).

Tabela 4: Parâmetros da curva de probabilidade de desfibrilação para as modalidades de choque mono e multidirecional, aplicados na mesma população de suínos Table 4: defibrillation probability curve parameters for shock modes mono and multidirectional, applied in the same pig population

Modalidade Monodirecional Multidirecional Monodirectional mode multidirectional

E50 (J) 3,996 ± 0,042 2,965 ± 0,035 E50 (J) 3.996 ± 0.042 2.965 ± 0.035

(3,908-4,083) (2, 892-3, 037) (3.908 to 4.083) (2, 892-3, 037)

[3, 877-4, 114] [2,867-3,063] [3, 877-4, 114] [2.867 to 3.063]

Coeficiente de 0,455 ± 0,019 0,447 ± 0-, 015 Coefficient 0.455 ± 0.019 0.447 ± 0- 015

Hill (0, 416-0, 495) (0,417-0,477) Hill (0, 416-0, 495) (.417-.477)

[0, 402-0, 509] [0, 406-0, 487] [0, 402-0, 509] [0, 406-0, 487]

O desvio paralelo à esquerda da curva obtida com aplicação de choques multidirecionais implicaria na maior eficiência desta nova modalidade de desfibrilação, comparada à monodirecional, para uma ampla faixa de probabilidade de sucesso desfibrilatório . The parallel deviation to the left of the curve obtained with the application of multidirectional shock would imply greater efficiency of this new form of defibrillation, compared to monodirectional for a wide range of probability of success desfibrilatório. Para testar esta predição, foi realizada a comparação dos valores médios de energia requeridos para probabilidades de 50, 75 e 90% de sucesso. To test this prediction, comparison of the mean energy values required for probabilities of 50, 75 and 90% success was performed. As médias, calculadas a partir dos valores individuais obtidos das curvas ajustadas aos pontos experimentais de cada animal, estão apresentadas na Tabela 5 e na Figura 13. The averages calculated from the individual values obtained from the curves fitted to the experimental points for each animal are shown in Table 5 and Figure 13.

Como pode ser observado, em todos os casos, mesmo para uma alta probabilidade de sucesso (90%) , os níveis de energia do pulso requeridos para a reversão da fibrilação ventricular foram significativamente menores com a estimulação multidirecional do que com o uso da estimulação monodirecional (P< 0,05; teste t de Student para amostras pareadas) . As can be seen, in all cases, even a high probability of success (90%), the pulse energy levels required for the reversion of ventricular fibrillation were significantly lower with multi-stimulation, with the use of stimulation monodirectional (P <0.05, Student's t test for paired samples).

A Tabela 5 mostra a energia do choque desfibrilatório mono e multidirecional (média ± erro-padrão) requerida para as probabilidades de 50%, 75% e 90% de sucesso desfibrilatório . Table 5 shows the energy of the shock desfibrilatório mono or multidirectional (mean ± standard error) required for the odds 50%, 75% and 90% desfibrilatório success.

Tabela 5: Energia do choque desfibrilatório mono e multidirecional Table 5: Shock Energy desfibrilatório mono and multidirectional

Probabilidade 0, 50 0, 75 0,90 de desfibrilação Probability 0 50 0 75 0.90 defibrillation

Energia (J) , odalidade 3 , 95±0, 47 4, 52±0, 45 5, 09±0, 43 monodirecional Energy (J) odalidade 3 95 ± 0 47 4 0 52 ± 45 5 09 ± 0 43 monodirectional

Energia (J) , modalidade 3,16+0,53* 3,68±0,58* 4,25±0, 63* mui tidirecional Energy (J) mode 3.16 + 0.53 * 3.68 ± 0.58 * 4.25 ± 0, 63 * very tidirecional

O sucesso da desfibrilação é caracterizado pelo término da FV após a aplicação de choques elétricos de alta intensidade, com a retomada da coordenação temporal e espacial da propagação da atividade elétrica ventricular. The success of defibrillation is characterized by the end of FV after the application of electric shocks of high intensity, with the resumption of spatial and temporal coordination of the spread of ventricular electrical activity.

Para o sucesso da desfibrilação elétrica do coração, é requerida a aplicação de campos de alta intensidade (que podem chegar a 100 V/cm, os quais, no entanto podem causar efeitos que favorecem a reinstalação da FV (como bloqueio de condução) e efeitos deletérios sobre as células miocárdicas, como disfunção contrátil e eletroporação persistente, que resulta em despolarização, sobrecarga de cálcio, e morte celular. Por outro lado, existe uma relação positiva entre o sucesso da desfibrilação e a intensidade do choque (ver Figuras 11 e 12) . Portanto, o desenvolvimento de abordagens que permitam desfibrilação efetiva com menor intensidade do estímulo é um importante desafio nas áreas de Cardiologia e Engenharia Biomédica. For the success of electrical defibrillation of the heart, the application of high intensity fields is required (of up to 100 V / cm, which however can cause effects favoring the reinstatement of the FV (as conduction block) and effects deleterious on myocardial cells, as contractile dysfunction and persistent electroporation, which results in depolarization, calcium overload, and cell death. Moreover, there is a positive relationship between successful defibrillation and the intensity of shock (see Figures 11 and 12 ). Therefore, the development of effective approaches for defibrillation with less intensity of stimulation is an important challenge in Cardiology and Biomedical Engineering.

Sabe-se que a produção de efeitos, tanto excitatórios quanto deletérios, de campos elétricos sobre o coração depende da orientação do campo com relação ao eixo da célula ou do feixe de fibras miocárdicas: menores intensidades são requeridas quando o campo é aplicado paralelamente ao eixo maior do que quando a aplicação é transversal a este. It is known that the production of effects, both excitatory as deleterious electric fields on the heart depends on the field orientation relative to the axis of the cell or beam myocardial fibers: lower intensities are required when the field is applied parallel to the axis greater than when the application is transverse to this. Isto tem sido atribuído a diferença na efetividade do campo em afetar a redistribuição de cargas nas faces da membrana celular, a qual gera variação do Vm que leva à abertura de canais iónicos ou formação de eletroporos . This has been attributed to differences in the effectiveness field affecting the charge redistribution on the faces of the cell membrane, which generates the variation of Vm that leads to opening of ion channels or training eletroporos.

Assim, a aplicação de E em uma dada intensidade pode ou não resultar em excitação (ie, levar o Vm ao valor limiar) , dependendo de sua orientação relativa; Thus, the application and in a given intensity may or may not result in excitation (ie take the threshold Vm) depending on their relative orientation; o mesmo se aplicaria com relação à indução de eletroporação . the same applies with regard to inducing electroporation. No entanto, no coração, as fibras musculares estão dispostas em diversas direções, particularmente no ventrículo, em cujas paredes os feixes de musculatura organizam-se nos padrões espiral e circular. However, the heart, the muscle fibers are arranged in different directions, particularly in the ventricle muscle in the walls of the beams are organized in spiraling, circular patterns. Um choque aplicado entre um par de eletrodos com uma dada orientação terá diferente impacto em diferentes células miocárdicas, podendo ser inócuo para algumas e até letal para outras, dependendo de sua intensidade. A shock applied between a pair of electrodes with a given orientation will have different impact on different myocardial cells and may be safe for some and even lethal to another, depending on its intensity. Portanto, a estimulação em mais de uma direção seria, em tese, uma abordagem que poderia aumentar a eficácia da desfibrilação elétrica. Therefore, stimulation in more than one direction would, in theory, an approach that could increase the efficiency of electrical defibrillation.

O chaveamento projetado para o dispositivo da presente invenção cumpriu o objetivo de aplicar a descarga desfibrilatoria multidirecional num período de 60-90 ms, inferior à duração do PA ventricular em miócitos ventriculares de porco, nos quais a duração até 90% de repolarização é cerca de 210 ms a 37 °C. The switching designed for the device of the present invention fulfill the purpose of applying a multi discharge desfibrilatoria 60-90 ms shorter than the duration of the ventricular AP in ventricular myocytes pig, in which the duration to 90% repolarisation is about 210 ms at 37 ° C.

Na presente invenção, foi utilizado o TRIAC como componente eletrônico responsável pelo chaveamento da descarga desfibrilatoria multidirecional, o que diferiu do projeto anterior para estimulação multidirecional de miócitos isolados in vitro, no qual o chaveamento foi feito por meio de relés. In the present invention, the triac is used as an electronic component responsible for switching the multi desfibrilatoria discharge, which differed from the previous design for multidirectional stimulation isolated myocytes in vitro, wherein the switching is done by relays. Optou-se pelo TRIAC para evitar o prolongamento da duração total da descarga devido a atraso causado durante a comutação de relés. We opted for the triac to prevent the extension of the total duration of the discharge due to delay caused during the switching relays. Os resultados dos testes em bancada e in vivo mostraram que, de fato, não houve alteração indesejada da duração da descarga. The results of the test bench and in vivo showed that, in fact, no unwanted change of the discharge duration.

Os resultados dos experimentos com design pareado indicam que a aplicação de choques em mais de uma direção representou um aumento da eficiência do processo desfibrilatório, uma vez que, para uma dada intensidade do estimulo, a probabilidade de sucesso na desfibrilação foi maior. The results of experiments with paired design indicate that the application of shocks in more than one direction an increase of the efficiency of desfibrilatório process, since, for a given stimulus intensity, the probability of successful defibrillation was higher. Com esta modalidade de estimulação, o nível de energia requerido por choque foi cerca de 20% menor do que com a desfibrilação convencional (monodirecional) , para praticamente toda a faixa de probabilidade de desfibrilação . With this mode of stimulation, the required shock energy level was about 20% lower than with conventional defibrillation (monodirectional) to practically the entire range of the probability of defibrillation. Com base na demonstração de Fonseca e colaboradores (2008), que a estimulação multidirecional é mais efetiva por promover recrutamento excitatorio de maior número de células com uma dada intensidade de estímulo, parece plausível supor que, no caso do presente estudo, este mecanismo estaria envolvido na desfibrilação multidirecional. Based on the demonstration Fonseca and colleagues (2008), the multidirectional stimulation is more effective to promote excitatory recruitment of more cells with a given stimulus intensity, it seems plausible to assume that in the case of this study, this mechanism would be involved in multidirectional defibrillation. Em outras palavras, em níveis de energia insuficientes para desfibrilação monodirecional, a estimulação multidirecional recrutaria miócitos cuja orientação espacial seria desfavorável para recrutamento pelo choque aplicado em apenas uma direção, levando ao sucesso desfibrilatório . In other words, in insufficient energy levels for monodirectional defibrillation, stimulation multidirectional recruit myocytes whose spatial orientation would be unfavorable for recruitment by the shock applied in only one direction, leading to desfibrilatório success.

Em resumo, na presente invenção desenvolveu-se um dispositivo que foi testado para a aplicação direta de choques desfibrilatorios mono e multidirecionais. In summary, the present invention has developed a device which has been tested for direct application of shocks desfibrilatorios mono- and multidirectional. Os testes in vivo revelaram que a estimulação multidirecional permitiu a redução em 20% da intensidade requerida dos choques, numa ampla faixa de probabilidades de sucesso desfibrilatório . In vivo tests showed that stimulation multidirectional allowed a reduction of 20% of the required intensity of shocks in a wide range of desfibrilatório chances of success.

Modalidade Preferencial da Presente Invenção Preferred embodiment of the present invention

A figura 14 mostra um circuito de alimentação (1) do dispositivo constituído por uma fonte de tensão DC, proveniente de uma bateria recarregável chumbo-ácida selada (5) . Figure 14 shows a feeding circuit (1) of the device comprises a DC voltage source, from a rechargeable lead-acid sealed battery (5). Este circuito (1) foi composto por um regulador de tensão (6), que garantiu +5 V ao circuito de controle (2), e por uma fonte chaveada (7) responsável por elevar a tensão aos níveis requeridos para carga dos capacitores (20-22) responsáveis pelo armazenamento da descarga desfibrilatória . This circuit (1) consisted of a voltage regulator (6), which ensured +5 V to the control circuit (2), and a switching power supply (7) responsible for raising the voltage to the levels required to charge the capacitors ( 20-22) responsible for the storage of desfibrilatória discharge. A fonte chaveada (7) incorpora um regulador chaveado ajustável, que chaveia a corrente em elevada frequência, de forma a manter uma tensão de saída DC estabilizada. The switching power supply (7) incorporates an adjustable switched regulator that chaveia current at high frequency in order to maintain a stabilized DC output voltage. 0 regulador chaveado foi ligado a um transformador e sua saída foi conectada a um diodo retificador rápido. 0 switched regulator was connected to a transformer and its output was connected to a fast rectifier diode. Assim, a tensão encontrou-se elevada (9) em correspondência ao nível de energia a ser aplicado, e foi ajustada por um potenciômetro multivoltas (8) . Thus, the high-voltage met (9) in correspondence to the level of energy to be applied, and was adjusted by a multi-turn potentiometer (8). Um divisor resistivo de tensão (10) garantiu uma tensão máxima de 5 V ao circuito de controle (2) disponibilizando, assim, uma amostra da tensão de carga dos capacitores (20-22) e proporcional à tensão de saída da fonte (9) . A resistive voltage divider (10) secured a maximum voltage of 5 V to the control circuit (2) providing thereby a sample of the capacitor charge voltage (20-22) and proportional to the output voltage source (9) . 0 acionamento da fonte chaveada (7) para início da carga era feito manualmente por uma chave presente em uma das manoplas de desfibrilação . 0 drive the switching power supply (7) to start the load was done manually by a key present in one of the gauntlets defibrillation.

Um microcontrolador PIC 16F818 (11) foi utilizado para o controle do chaveamento da descarga desfibrilatoria, a seleção do modo de disparo monodirecional ou multidirecional , e a apresentação dos dados referentes à tensão selecionada e o respectivo nível de energia. A PIC microcontroller 16F818 (11) was used for switching control of desfibrilatoria discharge, selection of monodirectional or multidirectional shooting mode, and the presentation of data to the selected voltage and its energy level. Por meio de um conversor analógico-digital presente no microcontrolador (11) foi realizado o registro de sinal das amostras de tensão de carga (10) (0-5 V, grandeza analógica) com a finalidade de gerar a representação digital do nível de tensão selecionada, convertê-la em níveis de energia e disponibilizá-las em display (12) . By means of an analog-digital converter present in the microcontroller (11) was performed recording of the signal charge voltage samples (10) (0-5 V analog quantity) in order to generate the digital representation of the voltage level selected, convert it into energy levels and make them available for display (12). Um trem de pulsos (13) na frequência de 1 kHz foi gerado e utilizado para garantir por meio de transformadores de pulso (17-19) , o disparo do chaveamento (23-25) . A train of pulses (13) at a frequency of 1 kHz was generated and used to ensure by means of pulse transformers (17-19), the switch trigger (23-25). Para o disparo da descarga desfibrilatoria em apenas uma direção, o microcontrolador (11) foi programado para gerar um pulso de disparo referente apenas aos eletrodos centrais das manoplas (15). For the shooting of desfibrilatoria discharge in only one direction, the microcontroller (11) has been programmed to generate a clock referring only to the central electrode of the knobs (15). Com a seleção do modo de desfibrilação multidirecional , no momento do acionamento da descarga do choque, efetuado manualmente por uma chave presente na segunda manopla de desfibrilação, três pulsos de disparo eram gerados em sequência (14-16) , correspondendo a um pulso para cada direção de estimulação (0 o , 60° e 120°) . With the selection of the defibrillation multidirectional mode, when the shock discharge drive manually performed by a keyword present in the second handle defibrillation three clocks were generated in sequence (14-16) corresponding to a pulse for each stimulation direction (0 to 60 ° and 120 °). Os pulsos eram gerados de modo a acionar o chaveamento defasados de 20 ms a cada par de eletrodos, de modo que o último estímulo fosse aplicado 40 ms após o disparo do primeiro, e 20 ms após o disparo do segundo, totalizando um tempo de aplicação de 60 ms . The pulses were generated to trigger the phased switching of 20 ms each pair of electrodes, so that the last pulse were applied 40 msec after the firing of the first and 20 msec after the second firing, with a total application time 60 ms.

O chaveamento foi realizado por três chaves eletrônicas (23-25) que, quando acionadas, realizavam a descarga da tensão armazenada nos capacitores (20-22) , permitindo, desta maneira, a passagem de corrente elétrica através do coração em cada direção de estimulação. The switching was carried out for three electronic switches (23-25) which, when activated, held the discharge of the voltage stored in the capacitors (20-22), allowing in this way the passage of electric current through the heart stimulation in each direction . Como mencionado, a fonte chaveada (7) fornecia a tensão de carga aos capacitores (20-22) de acordo com o nível de a energia selecionado 8 para aplicação. As mentioned, the switching power supply (7) provided to charge the capacitor voltage (20-22) according to the level of the selected power 8 for application. A fonte (7) era ligada em paralelo ao terminal positivo de três (20-22) capacitores com capacitância de 100 μΡ por meio de um diodo retificador, diretamente polarizado a cada um deles (26- 28) . The source (7) was connected in parallel to the positive terminal three (20-22) capacitors with capacitance of 100 μΡ through a rectifier diode directly biased to each (26- 28). Aos terminais negativos dos capacitores, outro diodo era ligado (29-31), diretamente polarizado com o GND da fonte chaveada (7) . The negative terminal of the capacitor, another diode was connected (29-31) directly polarized with the GND of the power supply (7). Entre o cátodo do diodo (26-28) e o terminal positivo de cada capacitor (20-22) , foi ligado um TRIAC modelo TIC226 23-25, componente semicondutor que conduz corrente elétrica nos dois sentidos e que atua como um interruptor eletrônico acionado por tensão. Between the cathode of the diode (26-28) and the positive terminal of each capacitor (20-22), a model was ligated triac TIC226 23-25, semiconductor member driving electrical current in both directions and which acts as an electronic switch triggered voltage. Estes componentes (23-25) possuem os terminais Anodol, Anodo2 e um terminal de disparo (gate) , e permanece em estado de não condução até receber um pulso de tensão de disparo no gate (32-34) , proveniente do circuito de controle (14-16) . These components (23-25) have the Anodol terminals Anodo2 and a trigger terminal (gate) and remains non-conducting state until it receives a trigger voltage pulse at the gate (32-34) from the control circuit (14-16). Assim, uma vez carregados os capacitores (20-22), a descarga ocorre com a passagem da corrente pelos TRIACs (23-25) somente quando o pulso de disparo é recebido no gate (32-34), e a tensão armazenada nos capacitores (20-22) é descarregada apenas durante o período do pulso de disparo . So, once loaded capacitors (20-22), the discharge occurs with the passage of current by TRIACs (23-25) only when the clock is received at the gate (32-34), and the stored voltage on the capacitor (20-22) is discharged only during the period of the clock.

O circuito de isolação (3) foi constituído de transformadores de pulso (17-19) (relação de espiras 1:1), e foram utilizados para realizar o disparo dos TRIACs (23- 25) e garantir também, que o circuito de controle (2) fosse isolado eletricamente do circuito de potência (4) a ser acionado. The isolation circuit (3) was formed by pulse transformers (17-19) (turns ratio 1: 1), and were used to carry out the firing of the TRIACs (23- 25) and also ensure that the control circuit (2) to be electrically isolated from the power circuit (4) to be fired. Desta forma, em uma de suas entradas, os transformadores de pulso (17-19) recebeu os pulsos de disparo por meio de um transistor BC548C, em série com um resistor de 100 Ω para limitar a corrente (14-16) , e na outra entrada (13) recebeu, por meio de um resistor de 470 Ω em série com um transistor BC548C, trem de pulsos com a frequência constante de 1 kHz, para garantia do disparo do chaveamento. Thus in one of its inputs, pulse transformers (17-19) received clocks by a BC548C transistor in series with a 100 Ω resistor to limit current (14-16), and another input (13) received through a resistor of 470 Ω in series with a BC548C transistor train of pulses with constant frequency of 1 kHz, for switching shooting warranty. Por fim, uma das saídas dos transformadores de pulso (17-19) foi ligada ao gate dos TRIACs 32-34, e a outra, ao Anodol (35-37) . Finally, one of the outputs of the pulse transformers (17-19) is connected to the gate of the TRIACs 32-34 and the other to the Anodol (35-37).

Conforme pode ser observado acima à principal aplicação do dispositivo de desfibrilação cardíaca da presente invenção é no processo de desfibrilação elétrica do coração de humanos e outros animais, que é o único procedimento conhecido para o tratamento de arritmias de alto potencial letal, tanto no processo de desfibrilação direta, quanto transtorácica, e para diferentes formas de onda dos choques desfibrilatórios . As can be seen above the main application of cardiac defibrillation device of the present invention is the electrical defibrillation procedure of the heart of humans and other animals, which is the only known procedure for the treatment of high potentially lethal arrhythmia, either in the process of direct defibrillation, as transthoracic and waveforms of desfibrilatórios shocks. A tecnologia de estimulação, da forma proposta, também pode ser aplicada, para cardioversores e marca-passos cardíacos (implantáveis ou não) e outros estimuladores de preparações multicelulares . Pacing technology as proposed may also be applied for cardioverters and cardiac pacemakers (implantable or not) and other stimulators multicellular preparations.

Portanto, a nova técnica desenvolvida pela presente invenção para desfibrilação cardíaca, por meio de um desfibrilador multidirecional , se baseia na aplicação defasada de choques em 3 direções diferentes, de modo a recrutar eletricamente mais células do miocárdio, porém o processo de estimulação, que tem duração inferior à do período refratário, é breve o suficiente para que as células sejam excitadas por apenas 1 dos choques. Therefore, the new technique developed by the present invention for cardiac defibrillation, via a multi-defibrillator is based on outdated application shocks in 3 different directions in order to recruit more electrically myocardial cells, but the stimulation process, which has duration less than the refractory period is short enough so that the cells are excited by only one of the shocks.

Além disso, o dispositivo desenvolvido da presente invenção permite que a desfibrilação multidirecional com chaveamento ótimo seja aplicada usando-se um único desfibrilador portátil (vs. vários desfibriladores acoplados por um dispositivo sincronizador) e um único par de manoplas/pás (em contraposição a múltiplos pares de eletrodos fixados ao coração) , o que facilita a utilização deste método na condição clínica. Furthermore, the device developed in the invention allows multidirectional switching optimal defibrillation is applied using a single portable defibrillator (vs. multiple defibrillators coupled by a synchronizer device) and a single pair of gauntlets / blades (as opposed to multiple pairs of electrodes fixed to the heart), which facilitates the use of this method in clinical condition.

Assim, embora tenham sido mostradas apenas algumas modalidades da presente invenção, será entendido que várias omissões, substituições e alterações no dispositivo para desfibrilação cardíaca multidirecional com chaveamento otimizado da presente invenção e no seu respectivo método podem ser feitas por um técnico versado no assunto, sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção. Thus, although only have been shown some embodiments of the present invention it will be understood that various omissions, substitutions and changes in the device for multidirectional cardiac defibrillation optimized switching of the present invention and the respective method can be made by one skilled expert in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

É expressamente previsto que todas as combinações dos elementos que desempenham a mesma função substancialmente da mesma forma, para alcançar os mesmos resultados, estão dentro do escopo da invenção. It is expressly intended that all combinations of elements that perform the same function in substantially the same way to achieve the same results are within the scope of the invention. Substituições de elementos de uma modalidade descrita para outra são também totalmente pretendidas e contempladoas . Replacements elements of a described embodiment to another are also fully intended and contempladoas. Também é preciso entender que os desenhos não estão necessariamente em escala, mas que eles são apenas de natureza conceituai. It is also necessary to understand that the drawings are not necessarily to scale, but they are only conceptual in nature. A intenção é, portanto, ser limitada, tal como indicado pelo escopo das reivindicações anexas . The intention is therefore to be limited as indicated by the scope of the appended claims.

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
WO2003004094A1 *30 Jun 200216 Ene 2003Hadasit Medical Research Services & Development Ltd.Defibrillator system
EP0095726A1 *26 May 19837 Dic 1983Medtronic, Inc.Apparatus for controlling cardiac ventricular tachyarrhythmias
EP1530983A2 *10 Nov 200418 May 2005Zoll Medical CorporationMulti-path transthoracic defibrillation and cardioversion
US5163427 *14 Nov 199017 Nov 1992Medtronic, Inc.Apparatus for delivering single and multiple cardioversion and defibrillation pulses
US20050209647 *19 Mar 200422 Sep 2005Wanasek Kevin AMethod and apparatus for delivering multi-directional defibrillation waveforms
Otras citas
Referencia
1 *"LM1577/L,M2577 Simple Switcher Step-Up Voltage Regulator", NATIONAL SEMICONDUCTOR, April 2005 (2005-04-01), XP002197877
2 *"PIC 16F818/819 Data Sheet", MICROCHIP TECHNOLOGY INC., 2004
3 *FONSECA ET AL.: "Estimulação multidirecional de celulas cardiacas: instrumentação e experimentação", ANAIS CBEB., November 2008 (2008-11-01)
Clasificaciones
Clasificación internacionalA61N1/39
Clasificación cooperativaA61N1/3975, A61N1/3918, A61N1/3906
Eventos legales
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29 May 2013121Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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31 Mar 2014NENPNon-entry into the national phase in:
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22 Oct 2014122Ep: pct application non-entry in european phase
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