除細動器は、心臓の安定したリズムを取り戻すために短時間の電気ショックを発生させる機械です。このような瞬間的なショックを与えるために、通常、除細動器ではバッテリーの代わりにコンデンサが使用されます。ただし、携帯用除細動器では、コンデンサを充電するための電源として電池が使用されます。
コンデンサは、回路内の余分なエネルギーやシステム内の過渡現象を吸収し、必要に応じてコンデンサに蓄えられた電荷を放出する蓄電デバイスです。さらに、これらは従来のバッテリーとは異なり、非常に急速に充電および放電する短期間のバッテリーとしても機能しますが、長期間充電を保持することはできません。
概要：
除細動器はどのように機能しますか?
除細動器にコンデンサが使用される理由を理解するには、除細動器の動作を知る必要があります。したがって、除細動器には 2 つの回路があり、1 つはコンデンサの充電を担当し、もう 1 つはコンデンサの放電を担当します。充電と放電のプロセスは、除細動器内の小型コンピューターによって実行されますが、ここでは除細動器の簡単な回路を示します。
上記の回路スイッチでは、A と B はコンデンサの充電を担当し、スイッチ 1、2、3、4 はコンデンサの放電を担当します。電源を入れるとスイッチA、Bがオン状態となり、コンデンサの充電が開始されます。
コンデンサと充電システムが同電位になると、スイッチ A と B がオフ状態になり、コンデンサが完全に充電されたことを意味します。
ここで、除細動器のプローブが体の指定された領域に取り付けられると、コンデンサーが放電を開始し、その結果、心臓に瞬間的なショックが発生します。最初にスイッチ 1 と 4 が閉じられ、電流が流れ始めます。この電流の方向は順方向として知られています。
しばらくすると電流の方向が変わり、逆方向に流れ始める波形を二相波形と呼びます。
グラフが永久にゼロになると、コンデンサが完全に放電されたことを意味します。除細動器の波形は次のとおりです。
ここでのスイッチング間隔とは、電流の方向が変わり、短絡を避けるために放電回路の4つのスイッチがすべてオフ状態になる時間です。
除細動器にコンデンサが使用されるのはなぜですか?
コンデンサは、バッテリと比較して、サイズが小さく、高度な技術を備えているため、急速に電荷を蓄えることができます。さらに、除細動器は出力にかなりの量の電圧を必要としますが、サイズの制約によりバッテリーでは供給できません。
バッテリーは通常、化学反応を利用してエネルギーを貯蔵したり放出したりするため、充電速度に制限が生じます。また、放電の場合も同様です。また、バッテリーはコンデンサーに比べて劣化が早くなるため、充電容量も低下します。このことから、バッテリーは長期間にわたって高電圧レベルを維持できないという結論が導き出されます。
一方、コンデンサはその構成により、短時間で非常に簡単に高電圧を蓄えることができます。さらに、特にスーパーキャパシタの場合、電荷を蓄積する容量に関するコンデンサの寿命は非常に長くなります。コンデンサを使用すると、火花を散らさずに一定の電流が流れて急速に放電するため、瞬時のショックを容易に与えることができます。
結論
除細動器は、心臓が安定したリズムを取り戻すのを助ける、または心室細動の治療を提供するショックを生成する電気機器です。通常、心臓に高電圧ショックを与えるには、電源またはバッテリーによって充電されるコンデンサが使用されます。コンデンサの使用は、急速な充放電、高電圧の蓄電能力、安定した出力の理由から好まれます。