CN107714171A - 一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置，所述陡脉冲电场肿瘤治疗装置包括壳体和安装在所述壳体内的脉冲发生电路，所述脉冲发生电路包括：用于输出控制信号的控制模块；与所述控制模块连接，用于与所述控制信号匹配的输入模块；与所述输入模块连接，用于输出驱动电压信号的驱动模块；用于输出直流高压电源的直流高压电源模块；信号输入端与所述驱动模块连接，电源输入端与所述直流高压电源连接，用于在收到所述驱动电压信号后输出高频脉冲电流的脉冲形成模块。本发明的陡脉冲电场肿瘤治疗装置具有输出的脉冲电流稳定性高的优点。

Description

一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置。
背景技术
近年来，脉冲电场引起的细胞电穿孔现象(EP)逐渐引起生物医学领域研究人员的重视，并将其应用于癌症的治疗，提出了电化学疗法(ECT)、不可逆电穿孔疗法。研究发现，细胞在发生电穿孔效应后，随着脉冲强度的升高和脉冲作用时间的增加，将发生细胞膜的不可逆性电击穿，造成细胞膜破裂直至细胞死亡。利用这一特性，研究人员提出了不可逆电穿孔疗法，作为一种新型的非热效应的肿瘤消融手段，不可逆电穿孔疗法单独使用脉宽为μs～ms级、场强为kv/cm级的电脉冲作用于癌症组织，使癌症细胞发生不可逆性电击穿，这样就破坏了癌症细胞的生存条件，达到了杀伤癌症细胞的目的。不可逆电穿孔消融作为微创消融技术，治疗机理是通过高压脉冲发生器发射一定频率的直流电，使电极针周围组织中电子激发而直接击穿肿瘤组织细胞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置，用以解决现有的陡脉冲电场肿瘤治疗装置存在稳定性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置，所述陡脉冲电场肿瘤治疗装置包括壳体和安装在所述壳体内的脉冲发生电路，所述脉冲发生电路包括：
用于输出控制信号的控制模块；
与所述控制模块连接，用于与所述控制信号匹配的输入模块；
与所述输入模块连接，用于输出驱动电压信号的驱动模块；
用于输出直流高压电源的直流高压电源模块；
信号输入端与所述驱动模块连接，电源输入端与所述直流高压电源连接，用于在收到所述驱动电压信号后输出高频脉冲电流的脉冲形成模块。
优选的，所述输入模块包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻R1的一端共接所述输入模块的信号输入端，所述第一电阻R1的另一端与所述第三电阻R3的一端共接所述输入模块的信号输出端，所述第三电阻R3的另一端与所述输入模块的信号输入端共接地。
优选的，所述脉冲形成模块包括MOSFET管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1，所述第四电阻R4的一端与所述直流高压电源模块的输出端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述MOSFET管Q1的漏极共接所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端与所述第五电阻R5的一端共接所述脉冲形成模块的输出端，所述第五电阻R5的另一端与所述MOSFET管Q1的源极共接地，所述MOSFET管Q1的栅极为所述脉冲形成模块的信号输入端。
优选的，所述MOSFET管Q1的耐压值为2500V，所述MOSFET管Q1的漏极电流ID最大值为5A。
优选的，所述直流高压电源模块的型号为PS350。
优选的，所述第一电容C1的电容为1-10μF。
优选的，所述控制模块为单片机。
本发明具有如下优点：本发明的陡脉冲电场肿瘤治疗装置具有输出的脉冲电流稳定性高的优点。
附图说明
图1为本发明陡脉冲电场肿瘤治疗装置的脉冲发生电路的结构框图。
图2为本发明输入模块的具体线路图。
图3为本发明脉冲形成模块的具体线路图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，陡脉冲电场肿瘤治疗装置包括壳体和安装在壳体内的脉冲发生电路，脉冲发生电路包括：控制模块1、输入模块2、驱动模块3、直流高压电源模块4和脉冲形成模块5。
控制模块1在此充当信号发生器用于输出控制信号，控制模块1在本实施例中为单片机。
如图2所示，输入模块2与控制模块1连接，输入模块2用于与控制信号阻抗相匹配，输入模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的一端共接输入模块2的信号输入端，第一电阻R1的另一端与第三电阻R3的一端共接输入模块2的信号输出端，第三电阻R3的另一端与输入模块2的信号输入端共接地。第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成的π形电阻网络主要实现两个功能，一是用于触发域的调节，二是用于与控制信号阻抗相匹配，因为大多数输入的控制信号的特性阻抗为低于50Ω，而π形电阻网络能够很好的与其实现匹配。
驱动模块3与输入模块2连接，由于控制信号往往为低于3V左右的电压信号，无法直接控制脉冲形成模块5工作，因此，输入模块2将控制信号输送给驱动模块3，驱动模块3在接收到控制信号后输出驱动电压信号，驱动脉冲形成模块5工作，而驱动模块3也就成了提高MOSFET管Q1开关速度以及输出脉冲前沿陡峭程度的关键。
直流高压电源模块4用于输出直流高压电源，在本实施例中，直流高压电源模块4选用型号为PS350直流高压电源，PS350直流高压电源是一种高精度高压电源，不仅纹波噪声非常低，而且具有非常高的稳定度和精确度，其稳压率可达0.001％，精确率可达0.05％，PS350最高可输出5KV的直流电压，完全满足医学上癌症治疗对高压脉冲波峰值的要求。
如图3所示，脉冲形成模块5的信号输入端与驱动模块3连接，脉冲形成模块5的电源输入端与直流高压电源模块4连接，脉冲形成模块5在收到驱动电压信号后输出高频脉冲电流。脉冲形成模块5包括MOSFET管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1，第四电阻R4的一端与直流高压电源模块4的输出端连接，第四电阻R4的另一端与MOSFET管Q1的漏极共接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端与第五电阻R5的一端共接脉冲形成模块5的输出端，第五电阻R5的另一端与MOSFET管Q1的源极共接地，MOSFET管Q1的栅极为脉冲形成模块5的信号输入端。其中第一电容C1的电容为1-10μF，MOSFET管Q1的耐压值为2500V，MOSFET管Q1的漏极电流ID最大值为5A。MOSFET管的开关速度比IGBT快，通常用于制作高速开关，该类功率电子器件具有高速通断能力、低触发能量、高重复频率、脉宽可调、长寿命、可靠性高等优点。此外MOSFET管Q1还具有较高的耐压性和较高的稳定性。当MOSFET管Q1的栅极输入为低电压时，MOSFET管Q1关闭，直流高压电源模块4给第一电容C1充电，充电完毕后，第一电容C1的一端电压值为HV，另一端电压值为0；当MOSFET管Q1的栅极输入为高电平时，MOSFET管Q1导通，C1通过放电回1放电。因此，通过反复控制MOSFET管Q1的导通与关闭，脉冲形成模块5的输出端便可输出满足要求的高频脉冲电流。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种陡脉冲电场肿瘤治疗装置，所述陡脉冲电场肿瘤治疗装置包括壳体和安装在所述壳体内的脉冲发生电路，其特征在于，所述脉冲发生电路包括：
用于输出控制信号的控制模块；
与所述控制模块连接，用于与所述控制信号匹配的输入模块；
与所述输入模块连接，用于输出驱动电压信号的驱动模块；
用于输出直流高压电源的直流高压电源模块；
信号输入端与所述驱动模块连接，电源输入端与所述直流高压电源连接，用于在收到所述驱动电压信号后输出高频脉冲电流的脉冲形成模块。
2.根据权利要求1所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述输入模块包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻R1的一端共接所述输入模块的信号输入端，所述第一电阻R1的另一端与所述第三电阻R3的一端共接所述输入模块的信号输出端，所述第三电阻R3的另一端与所述输入模块的信号输入端共接地。
3.根据权利要求1所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述脉冲形成模块包括MOSFET管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1，所述第四电阻R4的一端与所述直流高压电源模块的输出端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述MOSFET管Q1的漏极共接所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端与所述第五电阻R5的一端共接所述脉冲形成模块的输出端，所述第五电阻R5的另一端与所述MOSFET管Q1的源极共接地，所述MOSFET管Q1的栅极为所述脉冲形成模块的信号输入端。
4.根据权利要求3所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述MOSFET管Q1的耐压值为2500V，所述MOSFET管Q1的漏极电流ID最大值为5A。
5.根据权利要求1所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述直流高压电源模块的型号为PS350。
6.根据权利要求5所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述第一电容C1的电容为1-10μF。
7.根据权利要求1所述的陡脉冲电场肿瘤治疗装置，其特征在于，所述控制模块为单片机。
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