CN113616312A - 协同脉冲发生装置、系统及发生方法 - Google Patents

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CN113616312A CN202110921262.1A CN202110921262A CN113616312A CN 113616312 A CN113616312 A CN 113616312A CN 202110921262 A CN202110921262 A CN 202110921262A CN 113616312 A CN113616312 A CN 113616312A
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汪龙
杨克
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Abstract

本申请实施例提供了一种协同脉冲发生装置、系统及发生方法。该协同脉冲发生装置包括驱动电路和脉冲发生电路，驱动电路接收上位机发送的第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号转换为第一驱动信号，将第二控制信号转换为第二驱动信号；脉冲发生电路包括第一电源、第二电源、第一脉冲发生模块和第二脉冲发生模块；第一脉冲发生模块将第一电源提供的电能进行存储且在第一驱动信号的控制下进行放电以形成第一脉冲信号，第二脉冲发生模块将第二电源提供的电能进行存储且在第二驱动信号的控制下进行放电以形成第二脉冲信号。本实施例能够选择性地形成宽度不同的第一脉冲信号和/或第二脉冲信号，从而实现将复合脉冲施加到负载的目的。

Description

协同脉冲发生装置、系统及发生方法
技术领域
本申请涉及脉冲发生技术领域，具体而言，本申请涉及一种协同脉冲发生装置、系统及发生方法。
背景技术
脉冲功率技术是将缓慢储存起来的具有较高密度的能量，进行快速压缩，转换或者直接释放给负载的电物理技术。近年来，随着脉冲功率技术的应用向医疗、环境科学、等离体子科学、食品处理、电磁兼容检测和生物工程等领域不断扩展，对脉冲发生器的要求也不断改进。
传统的协同脉冲发生装置结构较为复杂，且通常只能发生特定宽度的脉冲信号，限制了复合脉冲技术的应用。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种协同脉冲发生装置、系统及发生方法，能够发生不同宽度范围的脉冲，能够形成更多的脉冲组合，有利于复合脉冲的应用。
第一个方面，本申请实施例提供了一种协同脉冲发生装置，用于在上位机的控制下生成脉冲信号，所述协同脉冲发生装置包括：
驱动电路，与所述上位机电连接，且被配置为接收所述上位机发送的第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第一驱动信号，接收所述上位机发送的第二控制信号并将所述第二控制信号转换为第二驱动信号；
脉冲发生电路，包括第一电源、与所述第一电源电连接的第一脉冲发生模块、第二电源以及与所述第二电源电连接的第二脉冲发生模块；
所述第一脉冲发生模块被配置为将所述第一电源提供的电能进行存储，且在所述第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载的第一脉冲信号；
所述第二脉冲发生模块被配置为将所述第二电源提供的电能进行存储，且在所述第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至所述负载的第二脉冲信号；
其中，所述第二电源的电压大于所述第一电源的电压，所述第二脉冲的宽度小于所述第一脉冲的宽度，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号的时间与所述第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号的时间不同。
第二个方面，本申请实施例提供了一种协同脉冲发生系统，所述协同脉冲发生系统包括：
上位机，被配置为根据输入的指令生成所述控制信号；
上述的协同脉冲发生电路。
第三个方面，本申请实施例提供了一种协同脉冲发生方法，该方法包括：
第一脉冲发生模块将第一电源提供的电能进行存储，第二脉冲发生模块将第二电源提供的电能进行存储；
驱动电路接收上位机发送的第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第一驱动信号，驱动电路接收上位机发送的第二控制信号并将所述二控制信号转换为第二驱动信号；
第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号并在所述第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载的第一脉冲信号，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号在所述第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至所述负载的第二脉冲信号；
其中，所述第二电源的电压大于所述第一电源的电压，所述第二脉冲信号的宽度小于所述第一脉冲信号的宽度，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号的时间与所述第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号的时间不同。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例提供的协同脉冲发生装置、系统及发生方法，通过驱动电路将上位机发送的第一控制信号和第二控制信号分别转换为第一驱动信号和第二驱动信号，脉冲发生电路根据第一驱动信号和第二驱动信号能够选择性地形成宽度不同的第一脉冲信号和/或第二脉冲信号，从而实现将复合脉冲信号施加到负载的目的，以负载为肿瘤细胞为例，复合脉冲的作用有利于提升对肿瘤细胞的消融效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种协同脉冲发生装置与上位机以及负载的连接示意图；
图2为本申请实施例提供的协同脉冲发生装置中另一种脉冲发生电路的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种输出模块与负载的接触示意图；
图4为本申请实施例提供的协同脉冲发生装置中又一种脉冲发生电路的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的协同脉冲发生装置中一种脉冲发生电路的具体结构示意图；
图6为图5所示的脉冲发生电路在充电状态下的电流示意图；
图7为图5所示的脉冲发生电路在放电状态下的电流示意图；
图8为本申请实施例提供的协同脉冲发生装置中驱动电路的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种协同脉冲发生装置在电路板上的分别示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种协同脉冲发生装置在电路板上的分别示意图；
图11为本申请实施例提供的带有屏蔽结构的协同脉冲发生装置的结构示意图；
图12为现有技术中未设置屏蔽结构前生成的一个脉冲信号的示意图；
图13为本申请实施例提供的设置屏蔽结构后生成的一个脉冲信号的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种协同脉冲发生方法的流程示意图；
图15为本申请实施例提供的协同脉冲发生方法中步骤S2的流程示意图；
图16为本申请实施例提供的协同脉冲发生方法中步骤S3的流程示意图。
附图标记：
1-上位机；
2-驱动电路；21-电光转换模块；22-光纤；23-信号处理模块；
3-脉冲发生电路；31-第一脉冲发生模块；311-第一脉冲发生单元；3111-第一存储单元；3112-第一开关单元；3113-第一截止单元；32-第二脉冲发生模块；321-第二脉冲发生单元；3211-第二存储单元；3212-第二开关单元；3213-第二截止单元；
4-负载；
5-第一泄电模块；
6-第二泄电模块；
7-输出模块；71-触发单元；72-电极；73-触发开关；74-多路转换单元；
8-电阻；
9-监测模块；91-第一监测单元；92-第二监测单元；
U1-第一电源；U2-第二电源；M-屏蔽结构；
PCB-电路板；10-第一部分；20-第二部分；PCB1-第一电路板；PCB2-第二电路板。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
近年来，随着脉冲功率技术的应用向医疗、环境科学、等离体子科学、食品处理、电磁兼容检测和生物工程等领域不断扩展，对脉冲发生器的要求也不断改进。
仅以医学领域为例，单一脉冲对肿瘤细胞的消融效果较差，具体地，微秒脉冲作用于肿瘤细胞时，虽然具有较大的消融面积但对肿瘤细胞，尤其是畸变较高的恶性肿瘤细胞的消融率较低，而纳秒脉冲作用于肿瘤细胞时，虽然有较高的消融率，但消融面积较小，而将微秒脉冲与纳秒脉冲复合使用，则能够显著提升肿瘤细胞的消融效果。
而传统的脉冲发生装置结构较为复杂，且通常只能发生特定宽度的脉冲信号，限制了复合脉冲技术的应用。
本申请提供的协同脉冲发生装置、系统及发生方法，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种协同脉冲发生装置，该协同脉冲发生装置用于在上位机1的控制下生成脉冲信号，如图1所示，本实施例提供的协同脉冲发生装置包括驱动电路2和与驱动电路2电连接的脉冲发生电路3，驱动电路2与上位机1电连接。
驱动电路2与上位机1电连接，且被配置为接收上位机1发送的第一控制信号并将第一控制信号转换为第一驱动信号，接收上位机1发送的第二控制信号并将第二控制信号转换为第二驱动信号。
脉冲发生电路3包括第一电源、与第一电源电连接的第一脉冲发生模块31、第二电源以及与第二电源电连接的第二脉冲发生模块32；第一脉冲发生模块31被配置为将第一电源提供的电能进行存储，且在第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载4的第一脉冲信号；第二脉冲发生模块32被配置为将第二电源提供的电能进行存储，且在第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载4的第二脉冲信号；其中，第二电源的电压大于第一电源的电压，第二脉冲的宽度小于第一脉冲的宽度，第二脉冲发生模块32接收第二驱动信号的时间与第一脉冲发生模块31接收第一驱动信号的时间不同。
需要说明的是，第二脉冲发生模块32接收第二驱动信号的时间与第一脉冲发生模块31接收第一驱动信号的时间不同，是指当第二脉冲发生模块32接收第二驱动信号时，第一脉冲发生模块31则不会接收第一驱动信号，并且第一脉冲发生模块31接收第一驱动信号时，第二脉冲发生模块32则不会接收第二驱动信号，也就是第一脉冲信号和第二脉冲信号不会同时形成，以避免第一脉冲信号和第二脉冲信号互相干扰。
本实施例提供的协同脉冲发生装置，结构较为简单，通过驱动电路2将上位机1发送的第一控制信号和第二控制信号分别转换为第一驱动信号和第二驱动信号，脉冲发生电路3根据第一驱动信号和第二驱动信号能够选择性地形成宽度不同的第一脉冲信号和/或第二脉冲信号，从而实现将复合脉冲信号施加到负载4的目的，以负载4为肿瘤细胞为例，复合脉冲的作用有利于提升对肿瘤细胞的消融效果。
在一些可选的实施方式中，如图2所示，该协同脉冲发生装置中，脉冲发生电路3包括第一泄电模块5和第二泄电模块6。第一泄电模块5分别与第一脉冲发生模块31和地电连接，且被配置为在第一泄电信号的控制下将第一脉冲发生模块31与地导通以将第一脉冲发生模块31中的残留电量进行释放。第二泄电模块6分别与第二脉冲发生模块32和地电连接，且被配置为在第二泄电信号的控制下将第二脉冲发生模块32与地导通以将第二脉冲发生模块32中的残留电量进行释放。
在一个具体的实施例中，如图2所示，第一泄电模块5为第一继电器，第二泄电模块6为第二继电器，第一继电器在接收到第一泄电信号时导通，从而使得第一脉冲发生模块31与地导通，使得第一脉冲发生模块31中的残留电量对地进行释放，同理，第二脉冲发生模块32中的残留电量也能够对地进行释放。基于此，第一泄电信号和第二泄电信号可以是继电器被手动触动而导通，也可以是通过电信号等来实现继电器的导通。可替代地，泄电模块也可以采用其他能够起到开关作用的器件，例如晶体管、按键类开关等。
具体地，如图2所示，泄电操作通常在协同脉冲发生装置停止工作时进行，以防止协同脉冲发生电路3中残留的电量在下次开机时引起不良，也能够避免在协同脉冲发生电路3在关机期间引起触电；当然，协同脉冲发生装置在开机时也可以进行泄电操作，以进一步避免同脉冲发生器中残留的电量在开机时引起不良。
在一些可选的实施方式中，如图2所示，该协同脉冲发生装置中，脉冲发生电路3还包括输出模块7，输出模块7分别与第一脉冲发生模块31和第二脉冲发生模块32电连接，且被配置为在触发指令的控制下将第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加到负载4。具体地，本实施例中的协同脉冲发生电路3应用于医学治疗或医学以及生物学实验时，负载4可以为生命体的某一位置，例如癌症患者的癌变位置，也可以为体外的组织、器官、细胞群等。本实施例中的协同脉冲发生装置中，通过输出模块7来控制第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加到负载4，从而实现脉冲对负载4进行作用的可控性，提升脉冲作用效果。
可选地，如图3所示，本实施例中的协同脉冲发生装置中，输出模块7包括触发单元71和与触发单元71电连接的至少一对电极72，触发单元71分别与第一脉冲发生模块31和第二脉冲发生模块32电连接，电极72与负载4接触；触发单元71被配置为在被触发指令触发时导通使得第一脉冲信号和/或第二脉冲信号传输至电极72。
可选地，如图5所示，输出模块7还包括触发开关73，触发开关73与触发单元71相关联，具体地，当本实施例中的协同脉冲发生电路3应用于医疗器械，例如，应用于微纳刀系统时，触发开关73可以为脚踏开关，触发单元71可以为继电器，当脚踏开关被触发时，该触发动作即为触发指令，使得触发单元71(即该继电器)被该触发指令触发从而导通，进而使得第一脉冲信号和/或第二脉冲信号得以输出至电极72以作用到与电极72接触的负载4上。
可选地，如图5所示，输出模块7还包括多路转换单元74，多路转换单元74可以将一路信号转换为多路信号，每对电极72需要两路相同的信号。通常，多路信号转换单元应具有扩容的空间，例如，某使用条件下，通常使用一对电极72即可，但可以采用4路，6路甚至更多路转换单元74，以在需要使用时能够满足多对电极72的信号需求。
在一些可选的实施方式中，如图2所示，该协同脉冲发生装置中，脉冲发生电路3还包括电阻8和监测模块9，电阻8分别与第一脉冲发生模块31、第二脉冲发生模块32以及地电连接，第一脉冲信号和/或第二脉冲信号还施加到电阻8；监测模块9包括第一监测单元91和第二监测单元92，第一监测单元91被配置为对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电流进行监测；第二监测单元92被配置为对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电压进行监测。
具体地，如图2所示，第一监测单元91分别与第一脉冲发生模块31和第二脉冲发生模块32电连接，第二监测单元92也分别与第一脉冲发生模块31和第二脉冲发生模块32电连接。由于电阻8所在的分支电路和负载4所在的分支电路是并联的，因此，电阻8和负载4同时接收到同一脉冲信号，而监测模块9对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电流以及电压进行监测也是同步进行的。
具体地，如图5所示，第一监测单元91包括第一皮尔森线圈，第二监测单元92包括第二皮尔森线圈，第一皮尔森线圈被配置为对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电流进行感应，第二皮尔森线圈被配置为对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电压进行感应，从而实现对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电流和电压的监测。
在一个具体的实施例中，形成了具有一定参数的第一脉冲信号和第二脉冲信号，这一脉冲施加到上述电阻8上具有相应的电流和电压，上述两个皮尔森线圈也能够感应到相应的电流和电压，当上述两个皮尔森线圈的感应结果符合第一脉冲信号和第二脉冲信号的参数时，则判定此时的协同脉冲发生电路3处于正常工作状态，而一旦上述两个皮尔森线圈的感应结果偏离第一脉冲信号和第二脉冲信号的参数，则判定协同脉冲发生装置处于非正常工作状态，以使操作者能够及时发现故障并采取相应的措施。
例如，当本实施例中的协同脉冲发生电路3应用于医学领域时，即应用于脉冲治疗器械时，医生使用该器械时能够根据监测模块9提供的监测结果及时判断输出的第一脉冲和/或第二脉冲是否正常，从而保证手术可靠有序进行。
具体地，如图2所示，本实施例提供的协同脉冲发生装置中，脉冲发生电路3包括第一电源U1、与第一电源U1电连接的第一脉冲发生模块31、第二电源U2以及与第二电源U2电连接的第二脉冲发生模块32；
如图2所示，第一脉冲发生模块31包括n级第一脉冲发生单元311，第一脉冲发生单元311被配置为接收第一电源U1提供的电能并进行存储，并在接收到第一驱动信号时对存储的电能进行释放，x个接收第一驱动信号的第一脉冲发生单元311进行放电以形成施加至负载4的第一脉冲信号，n为大于或等于1的整数，x为大于或等于1且小于或等于n的整数。
如图2所示，第二脉冲发生模块32包括m级第二脉冲发生单元321，第二脉冲发生单元321被配置为接收第二电源U2提供的电能并进行存储，并在接收到第二驱动信号时对存储的电能进行释放，y个接收到第二驱动信号的第二脉冲发生单元321进行放电以形成施加至负载4的第二脉冲信号，m为大于或等于1的整数，y为大于或等于1且小于或等于m的整数。
为了便于说明，在后续实施例中，第一电源U1的电压称为第一电压，第二电源U2的电压为第二电压。
需要说明的是，如图2所示，理论上，x个接收到第一驱动信号的第一脉冲发生单元311均是以第一电压进行放电的，但实际上，由于脉冲发生电路3中各器件的电阻8等因素的影响，会使第一脉冲发生单元311的放电电压略低于第一电压，但第一脉冲发生单元311的实际放电电压和第一电压的差距很小，因此，可以将施加至负载4的第一脉冲信号的电压近似为x倍的第一电压；同理，可以将施加至负载4的第二脉冲信号的电压近似为y倍的第二电压。为了便于说明，在后续实施例中，不再对第一脉冲发生单元311和第二脉冲发生单元321放电时的实际电压值进行解释和说明，以第一电压和第二单元进行描述。基于上述描述，通过对同时放电的第一脉冲发生单元311以及同时放电的第二脉冲发生单元321的个数进行设置，能够对第一脉冲信号的电压以及第二脉冲信号的电压进行调整；在具体实施中，通过考虑电源电压与实际放电电压的关系，能够实现更精准地调整生成的脉冲信号的电压。
通过第一驱动信号和第二驱动信号的不同，能够形成不同的脉冲组合，例如，一个具体的实施例中，脉冲组合包括多个第一脉冲组，相邻两个第一脉冲组之间间隔时间t1，每个第一脉冲组包括a个第一脉冲信号，相邻两个第一脉冲信号之间间隔时间t2。在另一个具体实施例中，脉冲组合包括多个第二脉冲组，相邻两个第二脉冲组之间间隔时间t3，每个第二脉冲组包括b个第二脉冲信号，相邻两个第二脉冲信号之间间隔时间t4。在又一个具体实施例中，脉冲组合包括多个第一脉冲信号和多个第二脉冲信号，可以是第一脉冲信号和第二脉冲信号交替施加至负载4，也可以是所有第一脉冲信号施加至负载4之后第二脉冲信号再施加至负载4，或所有第二脉冲信号施加至负载4之后第二脉冲信号再施加至负载4，还可以是这些第一脉冲信号形成多个第一脉冲组，这些第二脉冲信号形成多个第二脉冲组，第一脉冲组和第二脉冲组交替施加至负载4。
在上述多个实施例中，对协同脉冲发生装置中脉冲发生电路2的可选的框架进行了说明，在下述实施例中，将对第一脉冲发生模块31中的各级第一脉冲发生单元311的结构以及各级第一脉冲发生单元311的连接关系，第二脉冲发生模块32中的各级第二脉冲发生单元321的结构以及各级第二脉冲发生单元321的连接关系，进行详细说明。
在一个可选的实施方式中，如图4所示，协同脉冲发生电路3中的第一脉冲发生单元311包括第一存储单元3111、第一开关单元3112以及第一截止单元3113，第二脉冲发生单元321包括第二存储单元3211、第二开关单元3212以及第二截止单元3213。
如图4所示，第一开关单元3112被配置为在第一驱动信号的控制下导通，以使与接收到第一驱动信号的第一开关单元3112同级的各第一存储单元3111进行串联并进行放电以形成第一脉冲信号；第一截止单元3113被配置为仅允许电流由第一电源U1流向第一脉冲发生单元311，或者由本级第一脉冲发生单元311流向下一级第一脉冲发生单元311。
如图4所示，第二开关单元3212被配置为在第二驱动信号的控制下导通，以使接收到第二驱动信号的第二开关单元3212中同级的各第二存储单元3211进行串联并进行放电以形成第二脉冲信号；第二截止单元3213被配置为仅允许电流由第二电源U2流向第二脉冲发生单元321，或者由本级第二脉冲发生单元321流向下一级第二脉冲发生单元321。
进一步地，如图4所示，各级第一存储单元3111的两端分别与第一电源U1的两端电连接，各级第一开关单元3112的控制端被配置为接收第一驱动信号，各级第一开关单元3112的第一端和第二端分别与本级第一存储单元3111的第一端以及下一级第一存储单元3111的第二端电连接；各级第二存储单元3211的两端分别与第二电源U2的两端电连接，各级第二开关单元3212的控制端被配置为接收第二驱动信号，各级第二开关的第一端和第二端分别与本级第二存储单元3211的第一端以及下一级第二存储单元3211的第二端电连接。
在本具体实施例中，第一存储单元3111包括第一电容，第二存储单元3211包括第二电容；第一开单元关包括第一三极管，第二开关单元3212包括第二三极管；第一截止器件包括第一二极管，第二截止器件包括第二二极管，第三截止器件包括第三二极管，第四截止器件包括第四二极管。也就是采用电容作为存储单元，采用三极管作为开关单元，并以二极管作为截止器件。
如图5所示，在该脉冲发生电路3中，第一脉冲发生模块31包括4级第一脉冲发生单元311，第二脉冲发生模块32包括4级第二脉冲发生单元321，即n和m均等于4。需要说明的是，这仅是示例性说明，并不用于限定第一脉冲发生模块31中第一脉冲发生单元311的级数，以及第二脉冲发生模块32中第二脉冲发生单元321的级数。
如图5所示，第1级至第4级第一开关单元3112，即第1级至第4级第一三极管分别为三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4；第1级至第4级第一开关存储分别为电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4；第1级至第4级第一截止器件分别为二极管D1-1、二极管D1-2、二极管D1-3以及二极管D1-4；第1级至第4级第二截止器件分别为二极管D2-1、二极管D2-2、二极管D2-3以及二极管D2-4。
如图5所示，第1级至第4级第二开关单元3212，即第1级至第4级第二三体管分别为三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4；第1级至第4级第二存储单元3211分别为电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4；第1级至第4级第三截止器件分别为二极管D3-1、二极管D3-2、二极管D3-3以及二极管D3-4；第1级至第4级第四截止器件分别为二极管D4-1、二极管D4-2、二极管D4-3以及二极管D4-4。
如图6所示，第一电源U1和第二电源U2均为恒压电源或恒流电源，当三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4接收到第三驱动信号时，三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3和三极管S1-4均处于断开状态，二极管D1-1、二极管D1-2、二极管D1-3以及二极管D1-4、二极管D2-1、二极管D2-2、二极管D2-3以及二极管D2-4均具有单向导通功能，使得电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4为并联关系且均电连接至第一电源U1的第一端和第二端，即均与第一电源U1的正极和负极电连接。充电完成时，电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4两端的电位差均为第一电压。
同理，如图6所示，当三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均收到第四驱动信号时，电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4为并联关系且均电连接至第二电源U2的第一端和第二端，即均与第二电源U2的正极和负极电连接。充电完成时，电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4两端的电位差均为第二电压。
如图7所示，当三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4均收到第一驱动信号时，三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4均处于导通状态，由于二极管D1-1、二极管D1-2、二极管D1-3以及二极管D1-4、二极管D2-1、二极管D2-2、二极管D2-3以及二极管D2-4具有单向导通功能，则电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4为串联关系，且电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4同时进行放电，且放电电压均为第一电压，因此形成的第一脉冲信号的电压为4倍的第一电压。
同理，如图7所示，当三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均收到第二驱动信号时，三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均处于导通状态，电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3和电容C2-4为串联关系，且电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4同时进行放电，且放电电压均为第二电压，因此形成的第二脉冲信号的电压为4倍的第二电压。
如图8所示，本实施例中的脉冲发生装置中，驱动电路2包括电光转换模块21、信号处理模块23以及分别与电光转换模块21和信号处理模块23连接的光纤22，其中，电光转换模块21与上位机1电连接，信号处理模块23与脉冲发生电路3电连接。
电光转换模块21被配置为接收第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号转化为第一驱动光信号，将第二控制信号转化为第二驱动光信号，并将第一驱动光信号和第二驱动光信号通过光纤22传输至信号处理模块23。
信号处理模块23被配置为接收第一驱动光信号和第二驱动光信号，并将第一驱动光信号转换为第一驱动电信号，将第二驱动光信号转换为第二驱动电信号，并对第一驱动电信号进行处理以获得第一驱动信号，对第二驱动电信号进行处理以获得第二驱动信号，并将第一驱动信号和第二驱动信号传输至脉冲发生电路3。
本实施例提供的驱动电路2，通过将控制信号转换为驱动光信号，再对驱动光信号进行光电转换以及处理，从而获得驱动信号，使得弱电的驱动电路2能够与强电的脉冲发生电路3实现隔离，从而降低脉冲发生电路3对驱动电路2的电磁干扰，提升驱动信号的准确性，从而提升脉冲信号的准确性。
如图9所示，本实施例中的脉冲发生装置包括电路板PCB，电路板PCB包括第一部分10和位于第一部分10一侧的第二部分20，驱动电路2设置在第一部分10，脉冲发生电路3设置在第二部分20。
或者，如图10所示，电路板包括第一电路板PCB1和第二电路板PCB1，驱动电路2设置在第一电路板PCB1，脉冲发生电路3设置在第二电路板PCB2。
采用将驱动电路2和脉冲发生电路3制作在电路板PCB的不同部分，或制作在不同的电路板上，即将脉冲发生电路3与驱动电路2尽可能分离，这是因为驱动电路2的走线和脉冲发生电路3的走线若相互交错，则会引起强烈的电磁耦合以及电子元件之间的寄生参数增大驱动电路2中就会存在较大的干扰，从而造成驱动电路2中的信号畸变，进而使主电路产生的脉冲波形质量下降；而脉冲发生电路3与驱动电路2分离则能够显著降低脉冲发生电路3对驱动电路2的干扰。
如图11所示，本实施例中的脉冲发生装置还包括屏蔽结构M，屏蔽结构M连接在电路板PCB上，且驱动电路2位于屏蔽结构M内。具体地，屏蔽结构M为金属屏蔽罩，金属屏蔽罩固定在电路板PCB上以使电光转换模块21位于金属屏蔽罩内，或者金属屏蔽罩固定在第一电路板PCB上以使电光转换模块21位于金属屏蔽罩内。
如图12和图13所示，现有技术中未设置屏蔽结构M之前，脉冲发生电路3形成的脉冲信号存在波形塌陷现象，而本实施例提供的系统脉冲发生装置中，设置屏蔽结构M之后，脉冲发生电路3形成的脉冲信号的波形塌陷现象得到明显改善。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种协同脉冲发生系统，如图1所示，该协同脉冲发生系统包括上位机1和上述实施例中的协同脉冲发生装置，上位机1被配置为根据输入的指令生成第一控制信号和第二控制信号。
本实施例提供的协同脉冲发生系统包括上述实施例中的协同脉冲发生电路3的有益效果，在此不再赘述。
具体地，上位机1可以为计算机，输入的指令可以是第一控制信号和第二控制信号的参数，例如，可以为第一控制信号和第二控制信号的电压、周期、有效电平的时长等；输入的指令也可以是第一驱动信号和第二驱动信号的参数，例如，可以为第一驱动信号和第二驱动信号的电压、周期、脉冲宽度等。
当本实施例提供的协同脉冲发生系统为微纳刀系统，第一脉冲信号为微秒脉冲信号，第二脉冲信号为纳秒脉冲信号，此时，输入的指令也可以为肿瘤组织的参数，并通过根据肿瘤组织的参数生成的纳秒脉冲与微秒脉冲的组合施加到肿瘤组织，能够有效提升肿瘤组织的消融效果。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种协同脉冲发生方法，如图1和图14所示，该协同脉冲发生方法包括：
S1：第一脉冲发生模块31将第一电源提供的电能进行存储，第二脉冲发生模块32将第二电源提供的电能进行存储。需要说明的是，第一脉冲发生模块31的充电过程和第二脉冲发生模块32的充电过程既可以同时进行，也可以仅对第一脉冲发生模块31或第二脉冲发生模块32进行充电，或者第一脉冲发生模块31的充电过程和第二脉冲发生模块32的充电过程不同时进行。
S2：驱动电路2接收上位机1发送的第一控制信号并将第一控制信号转换为第一驱动信号，驱动电路2接收上位机1发送的第二控制信号并将二控制信号转换为第二驱动信号。
S3：第一脉冲发生模块31接收第一驱动信号并在第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载4的第一脉冲信号，第二脉冲发生模块32接收第二驱动信号在第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载4的第二脉冲信号。
其中，第二电源的电压大于第一电源的电压，第二脉冲信号的宽度小于第一脉冲信号的宽度，第二脉冲发生模块32接收第二驱动信号的时间与第一脉冲发生模块31接收第一驱动信号的时间不同。
本实施例提供的协同脉冲发生方法，通过驱动电路2将上位机1发送的第一控制信号和第二控制信号分别转换为第一驱动信号和第二驱动信号，脉冲发生电路3根据第一驱动信号和第二驱动信号能够选择性地形成宽度不同的第一脉冲信号和/或第二脉冲信号，从而实现将复合脉冲信号施加到负载4的目的，以负载4为肿瘤细胞为例，复合脉冲的作用有利于提升对肿瘤细胞的消融效果。
可选地，如图2所示，第一脉冲发生模块31所包括的n级第一脉冲发生单元311接收第一电源U1提供的电能并进行存储，第二脉冲发生模块32所包括的m级第二脉冲发生单元321接收第二电源U2提供的电能并进行存储，n为大于或等于1的整数，m为大于或等于1的整数。基于此，步骤S1包括：各第一开关单元3112在接收到第三驱动信号时断开，以使各级第一存储单元3111并联至第一电源U1而接收到第一电源U1提供的电能并进行存储；各第二开关单元3212在接收到第四驱动信号时断开，以使各级第二存储单元3211并联至第二电源U2而接收到第二电源U2提供的电能并进行存储。
以图6所示的协同脉冲发生电路3为例，当第一脉冲发生模块31的充电过程如下：当三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4收到第三驱动信号时，三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4均处于断开状态，二极管D1-1、二极管D1-2、二极管D1-3以及二极管D1-4、二极管D2-1、二极管D2-2、二极管D2-3以及二极管D2-4具有单向导通功能，使得电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4为并联关系且均电连接至第一电源U1的第一端和第二端，即均与第一电源U1的正极和负极电连接。直至电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4两端的电位差均为第一电压时，则第一脉冲发生模块31完成充电。
以图6所示的协同脉冲发生电路3为例，当第二脉冲发生模块32的充电过程如下：三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4收到第四驱动信号时，三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均处于断开状态，二极管D3-1、二极管D3-2、二极管D3-3、二极管D3-4、二极管D4-1、二极管D4-2、二极管D4-3以及二极管D4-4具有单向导通功能，使得电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4为并联关系且均电连接至第二电源U2的第一端和第二端，即均与第二电源U2的正极和负极电连接。直至电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4两端的电位差均为第二电压时，则第二脉冲发生模块32完成充电。
在一个具体的实施例中，第一驱动信号和第二驱动信号均为高电平，而第三驱动信号和第四驱动信号均为低电平，也就是只要第一脉冲发生模块31未接收到第一驱动信号，第一电源U1即处于向各级第一电容充电的状态或者维持各级第一电容两端的电压差为第一电压的状态。同理，只要第二脉冲发生模块32未接收到第二驱动信号，第二电源U2即处于向各级第二电容充电的状态或者维持各级第二电容两端的电压差为第二电压的状态。
可选地，如图8和图15所示，本实施例提供的协同脉冲发生方法中，步骤S2包括：
S201：电光转换模块21接收第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号转化为第一驱动光信号，将第二控制信号转化为第二驱动光信号，并将第一驱动光信号和第二驱动光信号通过光纤22传输至信号处理模块23；
S202：信号处理模块23接收第一驱动光信号和第二驱动光信号，并将第一驱动光信号转换为第一驱动电信号，将第二驱动光信号转换为第二驱动电信号，并对第一驱动电信号进行处理以获得第一驱动信号，对第二驱动电信号进行处理以获得第二驱动信号，并将第一驱动信号传输至第一脉冲发生模块31，将第二驱动信号传输至第二脉冲发生模块32。
本实施例提供的协同脉冲发生方法，通过将控制信号转换为驱动光信号，再对驱动光信号进行光电转换以及处理，从而获得驱动信号，使得弱电的驱动电路2能够与强电的脉冲发生电路3实现隔离，从而降低脉冲发生电路3对驱动电路2的电磁干扰，提升驱动信号的准确性，从而提升脉冲信号的准确性。
可选地，如图2和图16所示，本实施例提供的协同脉冲发生方法中，步骤S3包括：
S301：x个第一脉冲发生单元311接收第一驱动信号，且在第一驱动信号的控制下进行放电以形成第一脉冲信号。
如图7所示，当三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4均收到第一控制信号时，三极管S1-1、三极管S1-2、三极管S1-3以及三极管S1-4均处于导通状态，由于二极管D1-1、二极管D1-2、二极管D1-3以及二极管D1-4、二极管D2-1、二极管D2-2、二极管D2-3以及二极管D2-4具有单向导通功能，则电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4为串联关系，且电容C1-1、电容C1-2、电容C1-3以及电容C1-4同时进行放电，且放电电压均为第一电压，因此形成的脉冲的电压为4倍的第一电压。
S302：y个第二脉冲发生单元321接收第二驱动信号，且在第二驱动信号的控制下进行放电以形成第二脉冲信号。
如图7所示，当三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均收到第二控制信号时，三极管S2-1、三极管S2-2、三极管S2-3以及三极管S2-4均处于导通状态，电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4为串联关系，且电容C2-1、电容C2-2、电容C2-3以及电容C2-4同时进行放电，且放电电压均为第二电压，因此形成的第二脉冲的电压为4倍的第二电压。
S303：将第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至负载4。
在一个可选地实施方式中，如图4所示，基于上述包括输出模块7的协同脉冲发生装置，步骤S303具体包括：在触发指令的控制下将第一脉冲和/或第二脉冲施加到负载4。具体地，关于输出模块7请参照上述协同脉冲发生装置的实施例，在此不再赘述。
在一些可选的实施方式中，如图4所示，基于上述包括电阻8和监测模块9的协同脉冲发生装置，本实施例提供的协同脉冲发生方法还包括：将第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加到电阻8，同时对第一脉冲信号和/或第二脉冲信号施加至电阻8的电流以及电压进行监测。具体地，关于电阻8和监测模块9请参照上述协同脉冲发生装置的实施例，在此不再赘述。
在一些可选的实施方式中，如图4所示，基于上述包括第一泄电模块5和第二泄电模块6的协同脉冲发生装置，本实施例提供的协同脉冲发生方法还包括：接收第一泄电信号并在第一泄电信号的控制下将第一脉冲发生模块31与地导通以将第一脉冲发生模块31中的残留电量进行释放；接收第二泄电信号并在第二泄电信号的控制下将第二脉冲发生模块32与地导通以将第二脉冲发生模块32中的残留电量进行释放。具体地，关于第一泄电模块5和第二泄电模块6请参照上述协同脉冲发生装置的实施例，在此不再赘述。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例提供的协同脉冲发生装置、系统及发生方法，通过驱动电路将上位机发送的第一控制信号和第二控制信号分别转换为第一驱动信号和第二驱动信号，脉冲发生电路根据第一驱动信号和第二驱动信号能够选择性地形成宽度不同的第一脉冲信号和/或第二脉冲信号，从而实现将复合脉冲信号施加到负载的目的，以负载为肿瘤细胞为例，复合脉冲的作用有利于提升对肿瘤细胞的消融效果。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种协同脉冲发生装置，用于在上位机的控制下生成脉冲信号，其特征在于，包括：
驱动电路，与所述上位机电连接，且被配置为接收所述上位机发送的第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第一驱动信号，接收所述上位机发送的第二控制信号并将所述第二控制信号转换为第二驱动信号；
脉冲发生电路，包括第一电源、与所述第一电源电连接的第一脉冲发生模块、第二电源以及与所述第二电源电连接的第二脉冲发生模块；
所述第一脉冲发生模块被配置为将所述第一电源提供的电能进行存储，且在所述第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载的第一脉冲信号；
所述第二脉冲发生模块被配置为将所述第二电源提供的电能进行存储，且在所述第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至所述负载的第二脉冲信号；
其中，所述第二电源的电压大于所述第一电源的电压，所述第二脉冲的宽度小于所述第一脉冲的宽度，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号的时间与所述第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号的时间不同。
2.根据权利要求1所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，所述脉冲发生电路还包括：
第一泄电模块，分别与所述第一脉冲发生模块和地电连接，且被配置为在第一泄电信号的控制下将所述第一脉冲发生模块与地导通以将所述第一脉冲发生模块中的残留电量进行释放；
第二泄电模块，分别与所述第二脉冲发生模块和地电连接，且被配置为在第二泄电信号的控制下将所述第二脉冲发生模块与地导通以将所述第二脉冲发生模块中的残留电量进行释放。
3.根据权利要求1所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，所述脉冲发生电路还包括：
输出模块，包括触发单元和与所述触发单元电连接的至少一对电极，所述触发单元分别与所述第一脉冲发生模块和所述第二脉冲发生模块电连接，所述电极与所述负载接触，所述触发单元被配置为在被所述触发指令触发时导通使得所述第一脉冲信号和/或所述第二脉冲信号传输至所述电极。
4.根据权利要求1所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，所述脉冲发生电路还包括：
电阻，分别与所述第一脉冲发生模块、所述第二脉冲发生模块以及地电连接，所述第一脉冲信号和/或所述第二脉冲信号还施加到所述电阻；
监测模块，包括第一监测单元和第二监测单元，所述第一监测单元被配置为对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号施加至所述电阻的电流进行监测；所述第二监测单元被配置为对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号施加至所述电阻的电压进行监测。
5.根据权利要求1所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，包括电路板；
所述电路板包括第一部分和位于所述第一部分一侧的第二部分，所述驱动电路设置在所述第一部分，所述脉冲发生电路设置在所述第二部分；
或者，所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述驱动电路设置在所述第一电路板，所述脉冲发生电路设置在所述第二电路板。
6.根据权利要求5所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，还包括：屏蔽结构，连接在所述电路板上，且所述驱动电路位于所述屏蔽结构内。
7.根据权利要求1所述的协同脉冲发生装置，其特征在于，所述第一脉冲信号为微秒脉冲信号，所述第二脉冲信号为纳秒脉冲信号。
8.一种协同脉冲发生系统，其特征在于，包括：
上位机，被配置为根据输入的指令生成第一控制信号和第二控制信号；
权利要求1-7中任一项所述的协同脉冲发生装置。
9.一种协同脉冲发生方法，其特征在于，包括：
第一脉冲发生模块将第一电源提供的电能进行存储，第二脉冲发生模块将第二电源提供的电能进行存储；
驱动电路接收上位机发送的第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第一驱动信号，驱动电路接收上位机发送的第二控制信号并将所述二控制信号转换为第二驱动信号；
第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号并在所述第一驱动信号的控制下进行放电以形成施加至负载的第一脉冲信号，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号在所述第二驱动信号的控制下进行放电以形成施加至所述负载的第二脉冲信号；
其中，所述第二电源的电压大于所述第一电源的电压，所述第二脉冲信号的宽度小于所述第一脉冲信号的宽度，所述第二脉冲发生模块接收所述第二驱动信号的时间与所述第一脉冲发生模块接收所述第一驱动信号的时间不同。
10.根据权利要求9所述的协同脉冲发生方法，其特征在于，还包括：
接收第一泄电信号并在所述第一泄电信号的控制下将所述第一脉冲发生模块与地导通，以将所述第一脉冲发生模块中的残留电量进行释放；
接收第二泄电信号并在第二泄电信号的控制下将所述第二脉冲发生模块与地导通，以将所述第二脉冲发生模块中的残留电量进行释放。
11.根据权利要求9所述的协同脉冲发生方法，其特征在于，将所述第一脉冲信号和/或所述第二脉冲信号施加至负载，包括：
在触发指令的控制下将所述第一脉冲和/或所述第二脉冲施加到所述负载。
12.根据权利要求9所述的协同脉冲发生方法，其特征在于，还包括：
将所述第一脉冲信号和/或所述第二脉冲信号施加到电阻，同时，对所述第一脉冲信号和/或所述第二脉冲信号施加至所述电阻的电流和电压进行监测。
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