Een defibrillator is een apparaat dat gedurende een korte periode een elektrische schok genereert om het hartritme weer stabiel te krijgen. Normaal gesproken worden in defibrillatoren condensatoren gebruikt in plaats van batterijen om zo'n onmiddellijke schok te geven. In draagbare defibrillatoren worden batterijen echter gebruikt als stroombron om de condensatoren op te laden.
Condensatoren slaan apparaten op die eventuele extra energie in het circuit of de transiënten in het systeem absorberen en vervolgens de daarin opgeslagen lading vrijgeven wanneer dat nodig is. Bovendien fungeren ze ook als kortetermijnbatterijen die vrij snel opladen en ontladen in tegenstelling tot conventionele batterijen, hoewel ze de lading niet langer kunnen vasthouden.
Overzicht:
Hoe werkt een defibrillator?
Om de reden te begrijpen waarom condensatoren in defibrillatoren worden gebruikt, is het noodzakelijk om de werking van de defibrillator te kennen. Defibrillatoren hebben dus twee circuits: het ene is verantwoordelijk voor het opladen van de condensator en het andere voor het ontladen van de condensator. Het proces van opladen en ontladen wordt uitgevoerd door een kleine computer in de defibrillator, maar ter illustratie is hier een eenvoudig circuit van een defibrillator:
In de bovenstaande circuitschakelaars zijn A en B verantwoordelijk voor het opladen van de condensator, terwijl schakelaars 1,2,3,4 verantwoordelijk zijn voor het ontladen van de condensator. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, staan de schakelaars A en B aan en wordt het opladen van de condensator gestart:
Zodra de condensator en het laadsysteem op hetzelfde potentiaal staan, gaan de schakelaars A en B naar de UIT-status, wat betekent dat de condensator volledig is opgeladen.
Wanneer de sondes van de defibrillator nu op het aangewezen gebied van het lichaam worden bevestigd, beginnen de condensatoren te ontladen, wat resulteert in een onmiddellijke schok voor het hart. Eerst worden de schakelaars 1 en 4 gesloten en begint de stroom te stromen, en deze richting van de stroom staat bekend als de voorwaartse richting.
Na enige tijd zal de richting van de stroom veranderen en zal deze in de tegenovergestelde richting gaan stromen. De golfvorm die deze vertoont, wordt bifasische golfvorm genoemd.
Zodra de grafiek permanent nul bereikt, betekent dit dat de condensator volledig is ontladen en hier is de golfvorm van de defibrillator:
Het schakelinterval is hier het tijdstip waarop de stroom van richting verandert en alle vier de schakelaars van het ontladingscircuit in de UIT-stand gaan om kortsluiting te voorkomen.
Waarom wordt een condensator in een defibrillator gebruikt?
De condensator kan, in vergelijking met de batterijen, snel lading opslaan vanwege hun kleinere formaat en geavanceerde technologie. Bovendien vereist de defibrillator een aanzienlijke hoeveelheid spanning aan de uitgang, die een batterij niet kan leveren vanwege de beperkte afmetingen.
Batterijen maken meestal gebruik van chemische reacties om de energie op te slaan en vrij te geven. Dit stelt een limiet aan hoe snel de batterij kan worden opgeladen, en hetzelfde geldt voor de ontlading ervan. Bovendien beginnen de batterijen sneller te verslechteren in vergelijking met de condensatoren, waardoor ook hun laadcapaciteit afneemt. Hieruit wordt geconcludeerd dat batterijen niet gedurende langere tijd hoge spanningsniveaus kunnen vasthouden.
Aan de andere kant kunnen de condensatoren vanwege hun samenstelling vrij gemakkelijk hoge spanningen opslaan in minder tijd. Bovendien is de levensduur van de condensator met betrekking tot zijn capaciteit voor het opslaan van de lading vrij hoog, vooral als het om supercondensatoren gaat. Met een condensator kan gemakkelijk een onmiddellijke schok worden afgegeven dankzij de snelle ontlading met een constante stroom zonder vonken.
Conclusie
Een defibrillator is een elektrisch apparaat dat een schok veroorzaakt die het hart helpt een stabiel ritme terug te krijgen of dat ventriculaire fibrillatie behandelt. Om een hoge spanningsschok aan het hart te geven, wordt gewoonlijk een condensator gebruikt die wordt opgeladen door een voeding of een batterij. Het gebruik van condensatoren verdient de voorkeur vanwege hun snelle opladen en ontladen, hun vermogen om hoge spanningen op te slaan en hun stabiele output.