CN113769274B - 一种磁场治疗肿瘤设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁场治疗肿瘤设备，包括依次连接的控制组件、供电组件、至少一个电压幅值调节电路、至少一个逆变调频电路，以及至少一个磁场发射装置，所述控制组件同时与所述供电组件、所述电压幅值调节电路、所述逆变调频电路和所述磁场发射装置连接，每一所述逆变调频电路均与一个所述电压幅值调节电路连接。上述磁场治疗肿瘤设备，通过设置电压幅值调节电路和逆变调频电路，以调节磁场的场强和频率，提高了治疗效果。

Description

一种磁场治疗肿瘤设备
技术领域
本发明涉及医用器械技术领域，特别涉及一种磁场治疗肿瘤设备。
背景技术
研究团队已经在体外肿瘤细胞和小鼠实验中证实了这种疗法的效果。研究团队认为，mT级别强度的磁场，会阻止线粒体呼吸电子传递链的氧消耗，加速活性氧水平的上调，影响线粒体膜通透性，破坏线粒体网络，导致癌细胞caspase依赖性细胞凋亡，而这种作用对其他正常细胞不致命。
现有的磁场治疗肿瘤的方法，是在头盔上固定三个振荡磁场(旋磁场---用电机带动永磁体旋转)产生装置，产生强度至少为1mT的磁场。核磁共振检测表明，在治疗前患者的肿瘤体积在快速增长，治疗的第3天时肿瘤开始减小，第7天时肿瘤体积减小了10％，第31天时减小了31％，第37天时治疗暂停，第44天时肿瘤体积增长。
但是，上述磁场治疗肿瘤的方法，场强和频率均是固定的，不能根据用户的治疗情况进行调整，治疗效果差。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁场治疗肿瘤设备，以解决现有的磁场治疗肿瘤方法无法调节场强和频率的问题。
本发明提供了一种磁场治疗肿瘤设备，包括依次连接的控制组件、供电组件、至少一个电压幅值调节电路、至少一个逆变调频电路，以及至少一个磁场发射装置，所述控制组件同时与所述供电组件、所述电压幅值调节电路、所述逆变调频电路和所述磁场发射装置连接，每一所述逆变调频电路均与一个所述电压幅值调节电路连接。
上述磁场治疗肿瘤设备，通过设置电压幅值调节电路和逆变调频电路，分别调节磁场的场强和频率，此外，由于逆变调频电路的输出为交流，使得磁场发射装置发射的磁场具有调幅、调频和不同方向交替作用功能,提高了治疗效果。
进一步地，所述磁场发射装置作用于实体肿瘤的磁场的磁感应强度范围为0.01mT～1T，所述磁场发射装置作用于实体肿瘤的磁场频率范围为4Hz～100MHz。
进一步地，所述磁场发射装置至少包括一个磁场发射线圈。
进一步地，所述磁场发射线圈远离肿瘤方向的表面附着一层磁场屏蔽层，从而使得磁场只朝肿瘤方向发射，减少磁场向远离肿瘤方向的发散，提高了治疗效果。
进一步地，还包括与所述控制组件连接的人机交互器。
进一步地，所述电压幅值调节电路包括升压式调压电路或者降压式调压电路中的任一种。
进一步地，所述升压式调压电路包括第一电感、第一开关管、第一二极管、第一电容以及第一电阻；
所述第一电感一端与所述供电组件连接，另一端同时与所述第一开关管和所述第一二极管连接；
所述第一开关管的一端与所述第一电感和所述第一二极管连接，另一端接地；
所述第一二极管的正极与所述第一电感和所述第一开关管连接，所述第一二极管的负极同时与所述第一电容和所述第一电阻连接，所述第一电容和所述第一电阻的另一端接地。
进一步地，所述降压式调压电路包括第二电感、第二开关管、第二二极管、第二电容以及第二电阻；
所述第二开关管一端与所述供电组件连接，另一端分别与所述第二电感和所述第二二极管连接；
所述第二二极管的负极与所述第二开关管连接，所述第二二极管的正极接地；
所述第二电感一端与所述第二开关管连接，另一端分别与所述第二电容和所述第二电阻的一端连接，所述第二电容和所述第二电阻的另一端接地。
进一步地，所述逆变调频电路包括隔离式逆变电路或者非隔离式逆变电路中的任一种。
进一步地，所述非隔离式逆变电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管以及保护电阻；
所述第一MOS管的漏极与所述电压幅值调节电路和所述第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与所述第四MOS管的漏极连接，所述第三MOS管的源极和所述第四MOS管的源极均接地；
所述保护电阻的一端设于所述第一MOS管与所述第三MOS管之间，另一端设于所述第二MOS管与所述第四MOS管之间。
进一步地，所述隔离式逆变电路包括第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管以及变压器；
所述第五MOS管的漏极与所述电压幅值调节电路和所述第六MOS管的漏极连接，所述第五MOS管的源极与所述第七MOS管的漏极连接，所述第六MOS管的源极与所述第八MOS管的漏极连接，所述第七MOS管的源极和所述第八MOS管的源极均接地；
所述变压器的一端设于所述第五MOS管与所述第七MOS管之间，另一端设于所述第六MOS管与所述第八MOS管之间。进一步地，所述谐振网络至少包括一个电容。
进一步地，还包括至少一组谐振网络，所述谐振网络设于所述逆变调频电路与所述磁场发射装置之间，每一所述磁场发射装置均与一组所述谐振网络连接，每一所述谐振网络均与一个所述逆变调频电路连接。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的磁场治疗肿瘤设备的模块结构示意图；
图2为图1中的磁场治疗肿瘤设备中的升压式调压电路的电路图；
图3为图1中的磁场治疗肿瘤设备中的降压式调压电路的电路图；
图4为图1中的磁场治疗肿瘤设备中的非隔离式逆变电路的电路图；
图5为图1中的磁场治疗肿瘤设备中的隔离式逆变电路的电路图；
图6为图4非隔离式逆变电路下的相关波形图；
图7为图1中的磁场治疗肿瘤设备中的谐振网络的电路图；
图8为本发明第二实施例中的磁场治疗肿瘤设备的模块结构示意图；
图9为本发明第三实施例中的磁场治疗肿瘤设备的模块结构示意图；
图10为本发明第四实施例中的磁场治疗肿瘤设备的模块结构示意图；
图11为本发明第五实施例中的磁场治疗肿瘤设备的模块结构示意图。
主要元件符号说明：
控制组件 10 第二开关管 322 非隔离式逆变电路 42
供电组件 20 第二二极管 323 第一MOS管 421
电压幅值调节电路 30 第二电容 324 第二MOS管 422
升压式调压电路 31 第二电阻 325 第三MOS管 423
第一电感 311 逆变调频电路 40 第四MOS管 424
第一开关管 312 隔离式逆变电路 41 保护电阻 425
第一二极管 313 第五MOS管 411 磁场发射装置 50
第一电容 314 第六MOS管 412 谐振网络 60
第一电阻 315 第七MOS管 413 电容 61
降压式调压电路 32 第八MOS管 414 发射线圈 62
第二电感 321 变压器 415 人机交互器 70
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图6，本发明第一实施例提供的一种磁场治疗肿瘤设备，包括依次连接的控制组件10、供电组件20、至少一个电压幅值调节电路30、至少一个逆变调频电路40，以及至少一个磁场发射装置50，所述控制组件10同时与所述供电组件20、所述电压幅值调节电路30、所述逆变调频电路40和所述磁场发射装置50连接，每一所述逆变调频电路40均与一个所述电压幅值调节电路30连接。
具体的，供电组件20可以为电源适配器或者蓄电池中的任一中，以给整个设备供电。
上述磁场治疗肿瘤设备，通过设置电压幅值调节电路30和逆变调频电路40，以调节磁场的场强和频率，提高了治疗效果，其中，通过磁场发射装置50发射磁场，以实现治疗效果。
具体的，磁场治疗肿瘤设备输出磁场的磁感应强度≥0.01mT，优选地，磁场治疗肿瘤设备输出磁场磁感应强度范围为0.01mT～1T，或者说磁场发射装置50作用于实体肿瘤的磁场的磁感应强度范围为0.01mT～1T。
具体地，磁场治疗肿瘤设备输出磁场频率范围≥4Hz，优选地，磁场治疗肿瘤设备输出磁场频率范围为4Hz～100MHz，或者说，磁场发射装置50作用于实体肿瘤的磁场频率范围为4Hz～100MHz。
优选地，磁场发射装置50至少包括一个磁场发射线圈，磁场发射线圈远离肿瘤方向的表面附着一层磁场屏蔽层，磁场屏蔽层起磁场屏蔽作用，从而使得磁场只朝肿瘤方向发射，减少磁场向远离肿瘤方向的发散，提高了治疗效果。
具体的，在其中一个实施例中，还包括至少一组谐振网络60，所述谐振网络60设于所述逆变调频电路40与所述磁场发射装置50之间，每一所述磁场发射装置50均与一组所述谐振网络60连接，每一所述谐振网络60均与一个所述逆变调频电路40连接，以提高设备运行稳定性。
具体的，在本实施例中，所述谐振网络60至少包括一个电容61，以实现谐振补偿功能；在本发明的图7所示的实施例中，谐振网络还包括和与所述电容61串联的发射线圈62，构成LC谐振网络，以进一步提高谐振补偿功能；此外在本发明的又一实施例中，谐振网络包括两个电感和一个电容，构成LCL谐振网络，以进一步提高谐振补偿功能。
具体的，在本实施例中，还包括与所述控制组件10连接的人机交互器70，以便用户操控控制组件10，进而便于控制其他元器件，其中，控制组件10可以为PLC控制器。
具体的，在本实施例中，所述电压幅值调节电路30包括升压式调压电路31或者降压式调压电路32中的任一种。
图6为图4非隔离式逆变电路下的相关波形图，其中Vi为输入直流电压，V1为输出逆变方波或者说输出电压(即图4保护电阻425两端电压)，VS14为图4中第一MOS管421、第四MOS管424的驱动电压，VS23为第二MOS管422、第三MOS管423的驱动电压，驱动电压VS14、VS23互补，在驱动电压VS14、VS23的作用下，第一MOS管421、第四MOS管424同时导通、同时关闭，第二MOS管422、第三MOS管423同时导通、同时关闭，或者说第一MOS管421、第二MOS管422和第三MOS管423、第四MOS管424交替导通，从而输出逆变方波。
在本发明的一个实施例中，所述升压式调压电路31包括第一电感311、第一开关管312、第一二极管313、第一电容314以及第一电阻315，以通过调节第一开关管312的占空比来调节升压式调压电路31的电压；所述第一电感311一端与所述供电组件20连接，另一端同时与所述第一开关管312和所述第一二极管313连接；所述第一开关管312的一端与所述第一电感311和所述第一二极管313连接，另一端接地；所述第一二极管313的正极与所述第一电感311和所述第一开关管312连接，所述第一二极管313的负极同时与所述第一电容314和所述第一电阻315连接，所述第一电容314和所述第一电阻315的另一端接地，以构成升压式调压电路31。
在本发明的一个实施例中，所述降压式调压电路32包括第二电感321、第二开关管322、第二二极管323、第二电容324以及第二电阻325；所述第二开关管322一端与所述供电组件20连接，另一端分别与所述第二电感321和所述第二二极管323连接；所述第二二极管323的负极与所述第二开关管322连接，所述第二二极管323的正极接地；所述第二电感321一端与所述第二开关管322连接，另一端分别与所述第二电容324和所述第二电阻325的一端连接，所述第二电容324和所述第二电阻325的另一端接地，以构成降压式调压电路32。
在具体实施过程中，所述逆变调频电路40包括隔离式逆变电路41或者非隔离式逆变电路42中的任一种。
具体的，所述非隔离式逆变电路42包括第一MOS管421、第二MOS管422、第三MOS管423、第四MOS管424以及保护电阻425；所述第一MOS管421的漏极与所述电压幅值调节电路30和所述第二MOS管422的漏极连接，所述第一MOS管421的源极与所述第三MOS管423的漏极连接，所述第二MOS管422的源极与所述第四MOS管424的漏极连接，所述第三MOS管423的源极和所述第四MOS管424的源极均接地；所述保护电阻425的一端设于所述第一MOS管421与所述第三MOS管423之间，另一端设于所述第二MOS管422与所述第四MOS管424之间。工作时，通过逆变的方式输出方波，具体的，所有MOS管的占空比和频率均可调，实现频率的调节；输出电压峰值可由变压器变比调节；在本发明的其他实施例中，如需改变输出波形可增加输出滤波电路。
具体的，所述隔离式逆变电路41包括第五MOS管411、第六MOS管412、第七MOS管413、第八MOS管414以及变压器415；所述第五MOS管411的漏极与所述电压幅值调节电路30和所述第六MOS管412的漏极连接，所述第五MOS管411的源极与所述第七MOS管413的漏极连接，所述第六MOS管412的源极与所述第八MOS管414的漏极连接，所述第七MOS管413的源极和所述第八MOS管414的源极均接地；所述变压器415的一端设于所述第五MOS管411与所述第七MOS管413之间，另一端设于所述第六MOS管412与所述第八MOS管414之间。工作时，通过逆变的方式输出方波，所有MOS管的占空比和频率均可调，实现频率的调节；输出电压峰值可由变压器变比调节；在本发明的其他实施例中，如需改变输出波形可增加输出滤波电路。
请参阅图8，本发明第二实施例提供的磁场治疗肿瘤设备，所述第二实施例与所述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述磁场发射装置50设有三个，以使得磁场治疗肿瘤设备输出多组磁场(可同时输出或分别输出)，磁场的磁感应强度(≥0.01mT)且频率可调，在本发明的其他实施例中，磁场发射装置50可以设置一个或者一个以上的数量。
请参阅图9，本发明第三实施例提供的磁场治疗肿瘤设备，所述第三实施例与所述第二实施例的区别在于，在本实施例中，所述谐振网络60的个数与磁场发射装置50的个数相同，以对每组磁场发射装置50进行谐振补偿。
请参阅图10，本发明第四实施例提供的磁场治疗肿瘤设备，所述第四实施例与所述第三实施例的区别在于，在本实施例中，逆变调频电路40的个数与所述磁场发射装置50的个数相同，以分别对每个磁场发射装置50进行频率的调节。
请参阅图11，本发明第五实施例提供的磁场治疗肿瘤设备，所述第五实施例与所述第四实施例的区别在于，在本实施例中，电压幅值调节电路30的个数与所述磁场发射装置50相同，以对每个磁场发射装置50进行电压调节。
需要说明的是，前述实施例中的谐振网络60为优选方案，即由于该谐振网络60的存在，可以减少磁场治疗肿瘤设备的开关损耗，提高其工作效率；在实际应用中，也可以去除谐振网络60。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，包括依次连接的控制组件、供电组件、至少一个电压幅值调节电路、至少一个逆变调频电路，以及至少一个磁场发射装置，所述控制组件同时与所述供电组件、所述电压幅值调节电路、所述逆变调频电路和所述磁场发射装置连接，每一所述逆变调频电路均与一个所述电压幅值调节电路连接，所述磁场发射装置至少包括一个磁场发射线圈，所述磁场发射线圈远离肿瘤方向的表面附着一层磁场屏蔽层，所述磁场屏蔽层起磁场屏蔽作用，使磁场只朝肿瘤方向发射，所述电压幅值调节电路用于调节电压、所述逆变调频电路用于调节频率；还包括至少一组谐振网络，所述谐振网络设于所述逆变调频电路与所述磁场发射装置之间，每一所述磁场发射装置均与一组所述谐振网络并联连接，对每组所述磁场发射装置进行谐振补偿。
2.根据权利要求1所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，所述磁场发射装置作用于实体肿瘤的磁场的磁感应强度范围为0.01mT～1T，所述磁场发射装置作用于实体肿瘤的磁场频率范围为4Hz～100MHz。
3.根据权利要求1所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，还包括与所述控制组件连接的人机交互器。
4.根据权利要求1所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，所述电压幅值调节电路包括升压式调压电路或者降压式调压电路中的任一种。
5.根据权利要求4所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，所述升压式调压电路包括第一电感、第一开关管、第一二极管、第一电容以及第一电阻；
所述第一电感一端与所述供电组件连接，另一端同时与所述第一开关管和所述第一二极管连接；
所述第一开关管的一端与所述第一电感和所述第一二极管连接，另一端接地；
所述第一二极管的正极与所述第一电感和所述第一开关管连接，所述第一二极管的负极同时与所述第一电容和所述第一电阻连接，所述第一电容和所述第一电阻的另一端接地；
所述降压式调压电路包括第二电感、第二开关管、第二二极管、第二电容以及第二电阻；
所述第二开关管一端与所述供电组件连接，另一端分别与所述第二电感和所述第二二极管连接；
所述第二二极管的负极与所述第二开关管连接，所述第二二极管的正极接地；
所述第二电感一端与所述第二开关管连接，另一端分别与所述第二电容和所述第二电阻的一端连接，所述第二电容和所述第二电阻的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，所述逆变调频电路包括隔离式逆变电路或者非隔离式逆变电路中的任一种。
7.根据权利要求1所述的磁场治疗肿瘤设备，其特征在于，所述谐振网络至少包括一个电容。
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