CN114948183A - 快速切换脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种快速切换脉冲发生器。用于在消融手术中。本发明由以下部件组成：主控模块、心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块和电极选择及快速切换阵列；主控模块分别通过控制线路与心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块、电极选择及快速切换阵列相连；心律监控模块用来为主控模块提供心电不应期信号；升压模块用于产生高压直流电压，脉冲生成模块负责生成正负对称的脉冲电压，电极选择及快速切换阵列将高压脉冲电压输送到预先设置好的电极通道上进行放电。本发明具有切换速度快且稳定、电路简单可靠、体积小、消融效果稳定的优点。

Description

快速切换脉冲发生器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体属于脉冲消融手术器械中使用的脉冲发生器，特别是一种快速切换脉冲发生器。其用于在消融手术中产生电脉冲。

背景技术

射频(RF)消融、冷冻消融是目前临床上用于治疗重度房颤等心律失常的两种常用方式。消融的成功主要取决于消融范围是否连续和充分。损伤必须足够才能破坏致心律失常组织或充分干扰或隔离心肌组织内的异常电传导。但过分的消融将会对周围健康组织以及神经组织产生影响。射频消融可达到所有心脏解剖结构位置，适用于包括肺静脉或非肺静脉起源的房颤、房扑、房速、室早、室速等心律失常，缺点为消融手术时间较长，对术者导管操作水平要求较高，由于为热损伤，消融时会伴有疼痛感，术后容易产生肺静脉狭窄问题。射频能量施加到目标组织对非目标组织具有影响，将射频能量施加到心房壁组织可能造成食管或膈神经损伤，另外射频消融具有组织结痂的风险，进一步导致栓塞问题。而冷冻消融，若冷冻球囊与肺静脉贴合紧密，一次或数次即可完成环形消融隔离，患者不产生疼痛感，缩短手术时间，但冷冻消融对膈神经损伤率较高，且该方法不能及时确认是否成功完成消融隔离，而靠近冠状动脉进行心外膜冷冻可能导致血栓形成和进行性冠状动脉狭窄。

而如今出现了脉冲电场技术，脉冲电场技术是将短暂的高电压施加到组织细胞，可以产生每厘米数百伏特的局部高电场；局部高电场通过在细胞膜中产生孔隙来破坏细胞膜，在膜处所施加的电场大于细胞阈值使得孔隙不闭合，而这种电穿孔是不可逆的，由此允许生物分子材料穿过膜进行交换，从而导致细胞坏死或凋亡。脉冲不可逆电穿孔消融与射频、冷冻、微波、超声等基于热消融原理的物理疗法不同，微秒脉冲对心肌胞膜的不可逆电穿孔破坏是一种非热生物学效应，能够有效避免血管、神经、其它组织的损伤。由于不同的组织细胞对电压穿透的阈值不一样，采用高压脉冲技术可以选择性的处理心肌细胞(阈值相对较低)，而不对其他非靶点细胞组织(如神经、血管、血液细胞)产生影响，同时由于释放能量时间极短，脉冲技术将不会产生热效应，进而避免组织结痂、肺静脉狭窄等问题。

现有的脉冲消融系统包含：消融部，为环形分布多电极的球形消融部，电极数为偶数个；脉冲发生器，能输出脉冲序列，每个脉冲序列包含多个脉冲对，每个脉冲对包含正、负脉冲，脉冲序列传送到消融部上的电极对，相邻电极间彼此形成正负电极通过接触组织导电。

脉冲电场消融，手术成功的关键在于是否能在肺静脉口形成连续的环形消融区域，所以消融部上的多电极应该在手术期间形成循环连续的电极对，从而传送脉冲能量形成连续的消融区域。以10电极导管为例，脉冲序列需要分成两个阶段进行，首先奇偶电极(1-2,3-4,5-6,7-8,9-10)通电，然后是偶奇电极(2-3,4-5,6-7，8-9,10-1)通电。现有技术的问题在于，从一组电极(奇-偶)到另一组电极(偶-奇)的切换是手动地或使用慢速切换装置完成。因此存在切换速度慢、电路复杂、体积比较大、系统不稳定的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电路结构设计合理、切换速度快且稳定、电路简单可靠、体积小、消融效果稳定、便于操作的快速切换脉冲发生器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种快速切换脉冲发生器，用于给电极提供高压电脉冲，其特点在于：由以下部件组成：主控模块、心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块和电极选择及快速切换阵列；

A、所述主控模块分别通过控制线路与心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块、电极选择及快速切换阵列相连；

B、所述心律监控模块用来监测手术对象的心律及心电情况，为主控模块提供心电不应期信号；

C、所述升压模块用于产生高压直流电压，由所述主控模块定时发送包含电压幅值的升压命令，所述升压模块接收到升压命令后将低压直流电压升压到预设的直流高压；

D、所述脉冲生成模块负责生成正负对称的脉冲电压，脉冲电压的各项参数包括脉宽、间隔、数量、输出通道数、电极选择和切换均有所述主控模块预先设置并产生相应的脉冲驱动信号输送到脉冲生成模块，再由所述脉冲生成模块完成高压脉冲电场的输出功能。

E、所述电极选择及快速切换阵列接收来自所述脉冲生成模块的高压脉冲电压，并同时接收来自所述主控模块的电极选择及快速切换控制命令，将高压脉冲电压输送到预先设置好的电极通道上，进行放电。

作为优选，本发明所述的主控模块分别通过数据控制链路与心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块、电极选择及快速切换阵列电性连结。

作为优选，本发明所述的主控模块通过数据控制链路与所述升压模块建立连接，所述主控模块将定时对所述升压模块发送包含电压预设值的控制命令，所述升压模块接收命令响应并持续对电压进行升或降操作直到电压达到预设值，同时将实际电压数值实时发送给所述主控模块。

作为优选，本发明所述的升压模块发生故障时，所述升压模块会将故障信号发送至所述主控模块，所述主控模块将立刻进入故障报警等待排除状态，此时脉冲输出被禁止。

作为优选，本发明所述的主控模块通过数据控制链路将脉冲驱动信号发送到所述脉冲生成模块，同时，所述升压模块将高压直流电能量输送至所述脉冲生成模块，所述脉冲生成模块输出相应的高压电脉冲。

作为优选，本发明在所述的脉冲生成模块中，由半导体功率器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成H桥结构，其中IGBT1和IGBT3组成H桥的左臂HL，IGBT2与IGBT4组成H桥的右臂HR，左臂HL输出连接到线路M1一端，右臂HR输出连接到线路M2一端，M1和M2的另一端连接到所述电极选择及快速切换阵列，受控于脉冲驱动信号，在左臂HL和右臂HR的输出端产生幅值相反的对称电压，由此，高压电源能量由所述升压模块产生，流入所述脉冲生成模块产生脉冲，再传入所述电极选择及快速切换阵列里并被有序地输送到电极之间进行脉冲放电。

作为优选，本发明在所述脉冲生成模块中，设置有半导体功率器件的专用驱动器件U1、U2、U3和U4是，链接所述主控模块与所述脉冲生成模块的数据控制链路由P1、P2、P3和P4四路线路组成，其中，P1、P2、P3、P4分别接入U1、U2、U3、U4的控制输入端，U1、U2、U3、U4输出端分别接至IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4的栅极G1、G2、G3、G4，IGBT1的发射极E1连接至IGBT3的集电极C3，并与输出线路M1连接，IGBT1的集电极C1连接至高压电源线路DC+，IGBT3的发射极E3连接至高压电源线路DC-,由此U1、U3、IGBT1、IGBT3组成H型桥式结构的左臂HL；IGBT2的发射极E2连接至IGBT4的集电极C4，并与输出线路M2连接，IGBT2的集电极C2连接至高压电源线路DC+，IGBT4的发射极E4连接至高压电源线路DC-,由此U2、U4、IGBT2、IGBT4组成H型桥式结构的左臂HR；HL和HR组成完整的H桥式结构。要在M1-M2之间输出双向脉冲电压，其驱动逻辑如下表：

。

作为优选，本发明所述电极选择及快速切换阵列的内部布置了与电极相连的固态开关，所述固态开关之间组成阵列，每个固态开关连接至相应的电极。

作为优选，本发明所述的电极选择及快速切换阵列接收来自所述脉冲生成模块的脉冲能量电压；受控于所述主控模块，固态开关发生有序的开关动作，使脉冲电压在不同时刻能准确的输送到预定电极。

作为优选，本发明所述的电极选择及快速切换阵列中，连通所述主控模块的数据控制链路分为多路，每一路分别通过一个隔离驱动电路对应一个固态开关，每一个所述隔离驱动电路控制相对应的固态开关。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1.电极选择及快速切换阵列采用了固态开关，切换脉冲更加快捷稳定。,电极切换速度可达到毫秒级(现有技术的电极切换速度一般在20毫秒左右)。从而使得消融手术所需时间更短更高效、精准，效果更好。

2.脉冲生成模块内部，半导体功率器件组成的H桥结构，能够在输出端稳定的产生幅值相反的对称电压，由此，由脉冲生成模块产生的稳定的脉冲，能够快速稳定的传入电极选择及快速切换阵列里并被快速有序地输送到电极之间进行脉冲放电。

3.在某些应用中，除了一些固定模式输出外，输出电极还可自由选择，可在任意两个电极之间输出电脉冲。

4.输出电压可在200V～2000V大范围调节。

5.本脉冲发生器可根据心电不应期信号触发输出高压电脉冲，使手术更安全。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的系统结构示意图；

图2为一个完整的脉冲的波形序列示意图；

图3为一种脉冲释放单元波形序列示意图；

图4为另一种脉冲释放单元波形序列示意图；

图5为实施例1的部分结构示意图；

图6为主控模块与脉冲生成模块的部分结构示意图；

图7为主控模块与电极选择及快速切换阵列的部分结构示意图；

图8为快速切换阵列的结构示意图；

图9为实施例2快速切换阵列的结构示意图。

标号说明：主控模块1、心律监测模块2、升压模块3、脉冲生成模块4、电极选择及快速切换阵列5。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图8所示，本实施例描述了一种快速切换脉冲发生器，该快速切换脉冲发生器属于脉冲消融手术技术领域，该快速切换脉冲发生器作用是为脉冲消融手术提供脉冲电流。从而进行介入人体血管中对病变组织的电脉冲消融手术治疗。本实施例的快速切换脉冲发生器由以下部件组成：

主控模块1。

心律监测模块2。

升压模块3。

脉冲生成模块4。

电极选择及快速切换阵列5。

其中心律监测模块2为主控模块1提供心电不应期信号，作为脉冲输出的触发前提条件。升压模块3受主控模块1控制，有主控模块1定时发送包含电压幅值的升压命令，升压模块3接收到升压命令后将低压直流电压升压到预设的直流高压(200～2000V)。脉冲生成模块4负责生成正负对称电压的脉冲电压，脉冲的各项参数包括脉宽、间隔(死区)、数量、输出通道数，电极选择和切换均有主控模块1预先设置并产生相应的脉冲驱动信号输送到脉冲生成模块4，再由后者实现高压脉冲电场的输出功能。电极选择及快速切换阵列5接收来自脉冲生成模块4的高压脉冲电压，并同时接收来自主控模块1的电极选择及快速切换控制命令，将高压脉冲电压输送到预先设置好的电极通道上。

如图2，一个完整的脉冲包括一个正电压和一个负电压的脉冲，正负电压呈对称关系，脉宽定义为t1，正负脉冲之间的时间间隔为t2(后面简称间隔)，则一个完整脉冲的时间周期为t3＝2(t1+t2)。

在实际的手术操作中，脉冲的输出通常是这样的，在不同的电极之间连续释放多个脉冲集群，组合成一个完整的脉冲释放单元(后面简称释放单元)。而一个完整的释放单元通常有两种结构，第一种结构是，先释放由第一脉冲序列构成的第一个脉冲集群，紧接着再释放由第二脉冲序列构成第二个脉冲集群，由前述这两个脉冲集群构成一个完整的释放单元，如图3；第二种结构是，由一种混合脉冲集群构成一个完整释放单元，如图4。

在本实施例中，电极的数量n的取值为10。

具体地说，第一种释放单元结构下(图3)，第一脉冲序列由奇-偶序号的顺序电极对组成，比如电极对1～2、电极对3～4……一直到电极对(n-1)～n，n为大于2的任意偶数，本实施例中为10；对应地，第二脉冲序列则由偶-奇讯号的顺序电极对组成，比如电极对2～3、电极对4～5……一直到电极对n～1。设定每个脉冲群的脉冲数为m，在释放脉冲时，首先在电极对1～2之间释放包含m个脉冲的一个脉冲群，接着在电极对3～4之间释放包含m个脉冲的一个脉冲群，以此类推，直到在电极对(n-1)～n之间释放完包含m个脉冲的一个脉冲群，即完成第一脉冲集群释放；随着第一脉冲集群释放完毕，紧接着释放由第二脉冲序列组成的第二脉冲集群。至此，完成一个第一结构下脉冲释放单元。

在第二种释放单元结构下(图4)，混合脉冲序列由奇-偶序号的顺序电极对和偶-奇序号的顺序电极对交错混合地组成，比如电极对1～2、电极对2～3、电极对3～4……一直到电极对(n-1)～n、电极对n～1，n可以为大于2的任意自然数。在第二种释放单元结构下，n可以为大于2的奇数或者偶数，本实施例为10。设定每个脉冲群的脉冲数为m，在释放脉冲时，首先在电极对1～2之间释放包含m个脉冲的一个脉冲群，接着在电极对2～3之间释放包含m个脉冲的一个脉冲群，再接着在电极对3～4之间释放包含m个脉冲的一个脉冲群，以此类推，直到在电极对n～1之间释放完包含m个脉冲的一个脉冲群，即完成一次由一个混合脉冲集群组成的第二种结构的脉冲释放单元。

如图5，在本实施例中，主控模块1通过数据控制链路LK1与升压模块3建立连接，主控模块1将定时对升压模块3发送包含电压预设值的控制命令，后者接收命令响应，并持续对电压进行升或降操作直到电压达到预设值，同时将实际电压数值实时发送给主控模块1。在某些情况下若升压模块3发生故障，则升压模块3会将故障信号发送至主控模块1，主控模块1将立刻进入故障报警等待排除状态，此时脉冲输出被禁止。

在本实施例中，主控模块1通过驱动控制链路LK2与脉冲生成模块4相连，脉冲驱动信号由主控模块1生成，主控模块1通过LK2链路将脉冲驱动信号发送到脉冲生成模块4，同时，升压模块3将高压直流电能量输送至脉冲生成模块4，受控于脉冲驱动信号，脉冲生成模块4输出相应的高压电脉冲。

脉冲生成模块4内部，半导体功率器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成H桥结构，其中IGBT1和IGBT3组成H桥的左臂HL，IGBT2与IGBT4组成H桥的右臂HR，左臂HL输出连接到线路M1一端，右臂HR输出连接到线路M2一端，相应的，M1和M2的另一端连接到电极选择及快速切换阵列5。受控于脉冲驱动信号，在左臂HL和右臂HR的输出端产生幅值相反的对称电压，由此，高压电源能量由升压模块3产生，流入脉冲生成模块4产生脉冲，再传入电极选择及快速切换阵列5里并被有序地输送到一些电极之间进行脉冲放电。

电极选择及快速切换阵列5内布置了10个固态开关(或叫固态继电器)组成的阵列，每个固态开关连接至相应序号的电极，主控模块1通过数据控制链路LK3与电极选择及快速切换阵列5建立控制连接，同时后者接收来自脉冲生成模块4的脉冲能量电压，受控于主控模块1，固态开关发生有序的开关动作，使脉冲电压在不同时刻能准确的输送到预定电极。

如图6的脉冲生成模块4，U1、U2、U3和U4是IGBT专用驱动器件，主控模块1通过线路LK2与脉冲生成模块4相连，LK2由P1、P2、P3和P4四路线路组成，其中，P1、P2、P3、P4分别接入U1、U2、U3、U4的控制输入端，U1、U2、U3、U4输出端分别接至IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4的栅极G1、G2、G3、G4，IGBT1的发射极E1连接至IGBT3的集电极C3，并与输出线路M1连接，IGBT1的集电极C1连接至高压电源线路DC+，IGBT3的发射极E3连接至高压电源线路DC-,由此U1、U3、IGBT1、IGBT3组成H型桥式结构的左臂HL；IGBT2的发射极E2连接至IGBT4的集电极C4，并与输出线路M2连接，IGBT2的集电极C2连接至高压电源线路DC+，IGBT4的发射极E4连接至高压电源线路DC-,由此U2、U4、IGBT2、IGBT4组成H型桥式结构的左臂HR；HL和HR组成完成的H桥式结构。要在M1-M2之间输出双向脉冲电压，其驱动逻辑如下表：

对应波形参考图3。

如图7所示为主控模块1与电极选择及快速切换阵列5的控制连接示意图，控制线路LK3由C1、C2、C3、C4……C9、C10分路组成，图中T1、T2、T3、T4……T9、T10是隔离驱动电路，K1、K2、K3、K4……K9、K10是控制开关。控制开关可以是高压隔离继电器或固态继电器(固态开关)，每一个控制开关与一路控制线路相连，后者独立控制前者的通断状态，由此达到电极选择和切换的目的。控制逻辑如下表：

如图8，控制开关使用高压隔离继电器K1、K2、K3、K4……K9、K10，，每个开关Kx的输出端连接着与其序号相同的电极CHx；将所有开关分为两组，一组为奇数序号的开关，另一组为偶数序号的开关；奇数序号组的开关输入端都接入来自脉冲生成模块4的输出线路M1，偶数序号组的开关输入端都接入来自脉冲生成模块4的输出线路M2，脉冲放电在奇数电极和偶数电极之间发生，其脉冲释放由前述第一脉冲序列组成的第一脉冲集群和第二脉冲序列组成的第二脉冲集群组成一个完整的释放单元。

第一序列脉冲集群输出时序如下表所示(打勾表示有输出)：

第二序列脉冲集群输出时序如下表所示(打勾表示有输出)：

实施例2：

本实施例与实施例1的结构和工作方式基本相同，不同之处在于，本实施例的电极数为奇数，取值为3。

如图9所示，本实施例输出电极的数量为奇数3，脉冲输出采用前述混合脉冲序列的方式，由电极1～2、电极2～3，电极3～1轮流输出的混合脉冲群组成一个脉冲集群，构成一个完整的脉冲释放单元。电极控制开关为双向晶闸管(TRIAC)。电极CH1连接到TRIAC1第一阳极，TRIAC1第二阳极连到脉冲生成模块4输出线M1，TRIAC1的控制门极接到隔离驱动电路T1的输出端，来自主控模块1的控制信号C1接入隔离驱动电路T1的输出端，信号流向为C1->T1->TRIAC1；电极CH2连接到TRIAC2第一阳极，TRIAC2第二阳极连到脉冲生成模块4输出线M2，TRIAC2的控制门极接到隔离驱动电路T2的输出端，来自主控模块1的控制信号C2接入隔离驱动电路T2的输出端，信号流向为C2->T2->TRIAC2；电极CH3连接到TRIAC3-1第一阳极，同时电极CH3连接到TRIAC3-2第一阳极，TRIAC3-1第二阳极连到脉冲生成模块4输出线M1，TRIAC3-2第二阳极连到脉冲生成模块4输出线M2，TRIAC3-1的控制门极接到隔离驱动电路T3-1的输出端，TRIAC3-2的控制门极接到隔离驱动电路T3-2的输出端，来自主控模块1的控制信号C3-1接入隔离驱动电路T3-1的输出端，信号流向为C3-1->T3-1->TRIAC3-1，来自主控模块1的控制信号C3-2接入隔离驱动电路T3-2的输出端信号流向为C3-2->T3-2->TRIAC3-2。控制关系如下表：

C1	T1	TRIAC1	C2	T2	TRIAC2
						H	H	ON	H	H	ON
L	L	OFF	L	L	OFF
						X	L	OFF	X	L	OFF
C3-1	T3-1	TRIAC3-1	C3-2	T3-2	TRIAC3-2
						H	H	ON	H	H	ON
L	L	OFF	L	L	OFF
						X	L	OFF	X	L	OFF

在本实施例中，输出的是混合脉冲序列集群，最先输出第一脉冲群，输出电极为CH1～CH2,此时TRAIC1和TRIAC2同时导通而TRIAC3-1和TRIAC3-2截止，来自线路M1的高压脉冲电场通过TRIAC1加载到电极CH1，来自线路M2的高压脉冲电场通过TRIAC2加载到电极CH2，在CH1～CH2之间形成高压脉冲电流，构成第一个脉冲群释放；然后输出第二脉冲群，输出电极为CH2～CH3,此时TRAIC2和TRIAC3-1同时导通而TRIAC1和TRIAC3-2截止，来自线路M1的高压脉冲电场通过TRIAC3-1加载到电极CH3，来自线路M2的高压脉冲电场通过TRIAC2加载到电极CH2，在CH2～CH3之间形成高压脉冲电流，构成第二个脉冲群释放；最后输出第三脉冲群，输出电极为CH3～CH1,此时TRAIC1和TRIAC3-2同时导通而TRIAC2和TRIAC3-1截止，来自线路M1的高压脉冲电场通过TRIAC1加载到电极CH1，来自线路M2的高压脉冲电场通过TRIAC3-2加载到电极CH3，在CH3～CH1之间形成高压脉冲电流，构成第三个脉冲群释放；上述三个脉冲群构成一个完整脉冲释放单元。

其脉冲输出时序如下表所示：

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、电路结构所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速切换脉冲发生器，用于给电极提供高压电脉冲，其特征在于：由以下部件组成：主控模块、心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块和电极选择及快速切换阵列；

A、所述主控模块分别通过控制线路与心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块、电极选择及快速切换阵列相连；

B、所述心律监控模块用来监测手术对象的心律及心电情况，为主控模块提供心电不应期信号；

C、所述升压模块用于产生高压直流电压，由所述主控模块定时发送包含电压幅值的升压命令，所述升压模块接收到升压命令后将低压直流电压升压到预设的直流高压；

D、所述脉冲生成模块负责生成正负对称的脉冲电压，脉冲电压的各项参数包括脉宽、间隔、数量、输出通道数、电极选择和切换均有所述主控模块预先设置并产生相应的脉冲驱动信号输送到脉冲生成模块，再由所述脉冲生成模块完成高压脉冲电场的输出功能。

E、所述电极选择及快速切换阵列接收来自所述脉冲生成模块的高压脉冲电压，并同时接收来自所述主控模块的电极选择及快速切换控制命令，将高压脉冲电压输送到预先设置好的电极通道上，进行放电。

2.根据权利要求1所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的主控模块分别通过数据控制链路与心律监测模块、升压模块、脉冲生成模块、电极选择及快速切换阵列电性连接。

3.根据权利要求1所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的主控模块通过数据控制链路与所述升压模块建立连接，所述主控模块将定时对所述升压模块发送包含电压预设值的控制命令，所述升压模块接收命令响应并持续对电压进行升或降操作直到电压达到预设值，同时将实际电压数值实时发送给所述主控模块。

4.根据权利要求3所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的升压模块发生故障时，所述升压模块会将故障信号发送至所述主控模块，所述主控模块将立刻进入故障报警等待排除状态，此时脉冲输出被禁止。

5.根据权利要求1所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的主控模块通过数据控制链路将脉冲驱动信号发送到所述脉冲生成模块，同时，所述升压模块将高压直流电能量输送至所述脉冲生成模块，所述脉冲生成模块输出相应的高压电脉冲。

6.根据权利要求5所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：在所述的脉冲生成模块中，由半导体功率器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成H桥结构，其中IGBT1和IGBT3组成H桥的左臂HL，IGBT2与IGBT4组成H桥的右臂HR，左臂HL输出连接到线路M1一端，右臂HR输出连接到线路M2一端，M1和M2的另一端连接到所述电极选择及快速切换阵列，受控于脉冲驱动信号，在左臂HL和右臂HR的输出端产生幅值相反的对称电压，由此，高压电源能量由所述升压模块产生，流入所述脉冲生成模块产生脉冲，再传入所述电极选择及快速切换阵列里并被有序地输送到电极之间进行脉冲放电。

7.根据权利要求6所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：在所述脉冲生成模块中，设置有半导体功率器件的专用驱动器件U1、U2、U3和U4是，链接所述主控模块与所述脉冲生成模块的数据控制链路由P1、P2、P3和P4四路线路组成，其中，P1、P2、P3、P4分别接入U1、U2、U3、U4的控制输入端，U1、U2、U3、U4输出端分别接至IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4的栅极G1、G2、G3、G4，IGBT1的发射极E1连接至IGBT3的集电极C3，并与输出线路M1连接，IGBT1的集电极C1连接至高压电源线路DC+，IGBT3的发射极E3连接至高压电源线路DC-,由此U1、U3、IGBT1、IGBT3组成H型桥式结构的左臂HL；IGBT2的发射极E2连接至IGBT4的集电极C4，并与输出线路M2连接，IGBT2的集电极C2连接至高压电源线路DC+，IGBT4的发射极E4连接至高压电源线路DC-,由此U2、U4、IGBT2、IGBT4组成H型桥式结构的左臂HR；HL和HR组成完整的H桥式结构。要在M1-M2之间输出双向脉冲电压，其驱动逻辑如下表：

。

8.根据权利要求1所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述电极选择及快速切换阵列的内部布置了与电极相连的固态开关，所述固态开关之间组成阵列，每个固态开关连接至相应的电极。

9.根据权利要求8所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的电极选择及快速切换阵列接收来自所述脉冲生成模块的脉冲能量电压；受控于所述主控模块，固态开关发生有序的开关动作，使脉冲电压在不同时刻能准确的输送到预定电极。

10.根据权利要求9中任意一项所述的快速切换脉冲发生器，其特征是：所述的电极选择及快速切换阵列中，连通所述主控模块的数据控制链路分为多路，每一路分别通过一个隔离驱动电路对应一个固态开关，每一个所述隔离驱动电路控制相对应的固态开关。

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