CN115361000A - 一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪，包括：信号发生器、H桥驱动器、H桥功率放大器、输出变压器、滤波电路、调压电源；H桥功率放大器包括第一低端mos管和第二低端mos管，第一低端mos管和第二低端mos管均接地，H桥驱动器配置为，在所H桥功率放大器的输出端的输出信号为空时，向第一低端mos管发送第一低端驱动信号，同时向第二低端mos管发送第二低端驱动信号。脉宽为0时，令第一低端mos管和第二低端mos管导通，使得输出变压器的初级线圈的两端接地，避免脉宽为0时输出变压器的两端处于悬浮状态，降低输出变压器的阻抗，避免对输出的正弦波治疗信号造成干扰波动，保证输出的正弦波治疗信号能够达到最佳效果，进而提高治疗效果。

Description

一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪

技术领域

本申请涉及电场治疗技术领域，尤其涉及一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪。

背景技术

电场治疗仪可通过交变电场来阻止某些肿瘤细胞有丝分裂过程中纺锤体微管的形成并抑制细胞分裂期胞内细胞器的分离，诱导有丝分裂期的细胞凋亡，从而实现治疗肿瘤的作用。

在交流电场条件下，不同的电偶极子会由于交变电场方向的交替变化而转动。普通细胞与肿瘤细胞相对比，由于他们内部不同的局部化学组成对应不同的电偶极子，它们具有不同的介电响应。比如普通细胞与肿瘤细胞的DNA链的化学键细节不同，这意味着两种细胞的DNA链会对应不同的介电响应。在特定频率下的交变电场可以导致肿瘤细胞内部的DNA键断裂破坏，进而导致肿瘤细胞死亡，但所施加的电场对于普通细胞的DNA链没有明显的影响，也不影响正常细胞的生长。因此，电场治疗仪广泛应用于干扰细胞分裂以治疗肿瘤的领域中。

例如申请号为CN200780034204.5的现有技术公开了一种用于破坏了癌细胞的装置和方法，其通过向组织传送电场，比如将电极定位在包括癌细胞的目标组织区域内，并对目标组织施加交变电流以非热消融电极周围目标组织区域的癌细胞。

然而，目前所使用的电场治疗仪其内部向人体施加电场的装置具有较高的阻抗，不仅容易产生自由振荡，而且容易受到空间信号的干扰，从而导致产生的治疗信号波动较大，容易受到空间信号的干扰，失真度较高，无法产生预期的电流信号。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪，旨在解决目前所使用的电场治疗仪其内部向人体施加电场的电路具有较高的阻抗，容易产生自由振荡，容易受到空间信号的干扰，从而导致产生的治疗信号波动较大，容易受到空间信号的干扰，失真度较高，治疗效果较差的问题。

为实现上述目的，本申请提供一种向人体施加电场的装置，包括：

信号发生器，用于产生第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；

H桥驱动器，包括第一半桥驱动器和第二半桥驱动器，所述第一半桥驱动器用于接收所述第一脉宽调制信号，并产生第一高端驱动信号和第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器用于接收所述第二脉宽调制信号，并产生第二高端驱动信号和第二低端驱动信号；

H桥功率放大器，包括第一高端mos管、第一低端mos管、第二高端mos管和第二低端mos管，所述第一高端mos管和第一低端mos管，以及所述第二高端mos管和所述第二低端mos管分别构成所述H桥功率放大器的两个半桥，且所述第一高端mos管与所述第二高端mos管对称设置，所述第一低端mos管与所述第二低端mos管对称设置，所述第一高端mos管与所述第一半桥驱动器的第一高端驱动信号输出端连接，所述第一低端mos管与所述第一半桥驱动器的第一低端驱动信号输出端连接，所述第二高端mos管与所述第二半桥驱动器的第二高端驱动信号输出端连接，所述第二低端mos管与所述第二半桥驱动器的第二低端驱动信号输出端连接，所述第一低端mos管和所述第二低端mos管均接地；

输出变压器，所述输出变压器的输入端与所述H桥功率放大器的输出端连接；

滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述输出变压器的输出端连接；

调压电源，与所述第一高端mos管和所述第二高端mos管均连接；

其中，所述H桥驱动器被配置为，在所述H桥功率放大器的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，同时向所述第二低端mos管发送第二低端驱动信号。

在本申请实施例中，在所述H桥功率放大器的一个输出周期内，所述H桥驱动器被配置为：

在t0-t1区间，所述第一半桥驱动器向所述第一高端mos管发送所述第一高端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

在t1-t2区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一高端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

在t2-t3区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二高端mos管发送所述第二高端驱动信号；

在t3-t4区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

其中，t0-t4区间为所述H桥功率放大器的一个输出周期。

在本申请实施例中，所述第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的频率和占空比均相同。

在本申请实施例中，所述第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的频率均为100khz-300khz，信号占空比均为28%-36%；

第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的相位差为180°；

所述第一高端驱动信号与所述第一低端驱动信号互补；

所述第二高端驱动信号与所述第二低端驱动信号互补。

在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路基于第一电容和所述输出变压器内部漏感构成，所述第一电容的两端分别与所述输出变压器的两个输出端连接。

在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第一电感、第二电容、第二电感和第三电容；

所述第一电感和所述第二电感分别串联在所述第一电容的两端，所述第二电容并联在所述第一电感的两端，所述第三电容并联在所述第二电感的两端。

在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第三滤波电路，所述第三滤波电路包括第三电感、第四电感、第四电容和第五电容；

所述第三电感和所述第四电感分别串联在所述第一电感和所述第二电感之后，所述第四电容并联在所述第三电感的两端，所述第五电容并联在所述第四电感的两端。

在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第四滤波电路，所述第四滤波电路包括第六电容，所述第六电容并联在所述第三电感和所述第四电感的输出端之间。

本申请实施例还提出一种电场治疗仪，包括：

电场发生器，所述电场发生器包括上述任一项所述的向人体施加电场的装置；

多个电极贴片，所述多个电极贴片分别与所述向人体施加电场的装置的输出端连接。

根据本申请实施例中，通过将H桥驱动器配置为，在H桥功率放大器的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管发送第一低端驱动信号，同时向第二低端mos管发送第二低端驱动信号，从而使得当H桥输出信号为空时（调压电源并未向输出变压器的初级线圈输出电压信号，H桥功率放大器输出的矩形方波的脉宽为0时），令第一低端mos管和第二低端mos管导通，而第一低端mos管和第二低端mos管的源极均接地，即输出变压器的初级线圈的两端接地，从而避免在脉宽为0时输出变压器初级线圈的两端处于悬浮状态，降低了输出变压器的阻抗，避免产生自由振荡，避免与其他空间信号互感生成干扰信号，从而保证输出稳定、无干扰的正弦波治疗信号。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种向人体施加电场的装置的模块图；

图2为本申请实施例提供的一种向人体施加电场的装置的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种PWM1和PWM2的波形示意图；

图4为本申请实施例提供的一种交局矩形波信号的波形示意图；

图5为本申请实施例提供的一种频谱分析示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种频谱分析示意图；

图7为本申请实施例提供的再一种频谱分析示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种频谱分析示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种频谱分析示意图；

图10为本申请实施例提供的又一种频谱分析示意图；

图11为本申请实施例提供的一种控制时序图；

图12为本申请实施例提供的一种滤波电路的电路图；

图13为图12中的滤波电路等效电路图；

图14是本申请实施例提供的一种电场发生器的电路连接示意图。

附图标记：100-信号发生器，200-H桥驱动器，300-H桥功率放大器，400-输出变压器，500-滤波电路，600-调压电源，700-电源模块，710-控制模块，720-信号控制生成模块，730-电极贴片。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本申请的实施方式，提出了一种向人体施加电场的装置及电场治疗仪。

在本文中，需要理解的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

下面参考本申请的若干代表性实施方式，详细阐释本申请的原理和精神。

示例性电路

本示例性实施方式提出一种向人体施加电场的装置，如图1、图2所示，在本申请实施例中，该向人体施加电场的装置包括：

信号发生器100，用于产生第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；

H桥驱动器200，包括第一半桥驱动器I1和第二半桥驱动器I2，所述第一半桥驱动器I1用于接收所述第一脉宽调制信号，并产生第一高端驱动信号和第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器I2用于接收所述第二脉宽调制信号，并产生第二高端驱动信号和第二低端驱动信号；

H桥功率放大器300，包括第一高端mos管M1、第一低端mos管M2、第二高端mos管M3和第二低端mos管M4，所述第一高端mos管M1和第一低端mos管M2，以及所述第二高端mos管M3和所述第二低端mos管M4分别构成所述H桥功率放大器300的两个半桥，且所述第一高端mos管M1与所述第二高端mos管M3对称设置，所述第一低端mos管M2与所述第二低端mos管M4对称设置，所述第一高端mos管M1与所述第一半桥驱动器I1的第一高端驱动信号输出端连接，所述第一低端mos管M2与所述第一半桥驱动器I1的第一低端驱动信号输出端连接，所述第二高端mos管M3与所述第二半桥驱动器I2的第二高端驱动信号输出端连接，所述第二低端mos管M4与所述第二半桥驱动器的第二低端驱动信号输出端连接；

输出变压器400，所述输出变压器400的输入端与所述H桥功率放大器300的输出端连接；

滤波电路500，所述滤波电路500的输入端与所述输出变压器400的输出端连接；

调压电源600，与所述第一高端mos管M1和所述第二高端mos管M3均连接；

其中，所述H桥驱动器200被配置为，在所述H桥功率放大器300的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管M2发送所述第一低端驱动信号，同时向所述第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号。

在本申请实施例中，信号发生器100可以为PWM波形发生器，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的频率、相位差、占空比均可以由PWM波形发生器中的CPLD芯片控制生成。需要说明的是，在其他实施例中，除了CPLD芯片之外，也可以采用FPGA或者单片机来控制生成第一脉宽驱动信号和第二脉宽驱动信号。

在本申请实施例中，信号发生器100可以产生第一脉宽调制信号（PWM1）和第二脉宽调制信号（PWM2），第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号经过H桥驱动器200和H桥功率放大器300后可以输出交流矩形波信号，交流矩形波信号通过控制H桥功率放大器300的通断，从而控制输出变压器400输出波形为正弦波的治疗电压信号，用来为患者进行治疗。

在利用产生的正弦波治疗信号来干扰细胞分裂的过程中，所输出的正弦波的频率和电压幅值均会影响其治疗效果。

首先，针对正弦波治疗信号的频率，在本申请实施例中，第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的频率相同，占空比相同，相位差为180°。其中，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的频率可以在100khz-300khz之间选择，信号占空比可以在28%-36%之间选择，那么第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号经过H桥驱动器200和H桥功率放大器300后，可以产生频率为100khz-300khz，占空比为56%-72%的交流矩形波信号。比如在本申请实施例中，可以设置信号发生器100产生频率为200khz，占空比为32%的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的，那么经过H桥驱动器200和H桥功率放大器300后，则可以产生频率为200khz、占空比为64%的交流矩形波信号。需要说明的是，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的频率还可是100khz、150khz、200khz、300khz，那么相应产生的交流矩形波信号的频率相应则为100khz、150khz、200khz、300khz；另外，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的占空比还可以为29%、33%、35%，那么相应生成的交流矩形波信号的占空比则为58%、66%、70%。

在本申请实施例中，如图3、图4所示，其中图3为第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的输出波形图，其占空比为t/T，T为第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的一个输出周期，t在一个输出周期内，第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的脉冲宽度。图4为利用图3中的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号生成的交流矩形波信号，其占空比为2t/T。

在本申请实施例中，第一脉宽驱动信号和第二脉宽驱动信号的频率为100kHz-300kHz、占空比为28%-36%，通过H桥驱动器200和H桥功率放大器300最终在H桥功率放大器300的两个输出端（VOA、VOB），得到频率为100kHz-300kHz、占空比为56%-72%的交流矩形波信号，后续基于该交流矩形波信号不仅能够得到失真度小的纯净正弦波，还能保证正弦波的频率为100kHz-300kHz的正弦波，而失真度小且处于该频率范围内的正弦波能够显著提高干扰细胞分裂的效果。

在本申请实施例中，为了说明由100kHz-300kHz、占空比为56%-72%的交流矩形波信号能够得到失真度小的正弦波治疗信号，还对交流矩形波信号的低失真性能进行了验证，本申请经过傅立叶级数展开法进行频谱分析，多次仿真实验，如图5所示，验证本申请中的交流矩形波信号（输出频率为200kHz、占空比为64%）与现有常用的方波相比，交流矩形波信号中距离基频最近的3次谐波分量降低很多，而更高次的谐波分量本来就较小，这样的矩形波信号有利于滤波器的设计，从而保证最终生成的正弦波治疗电压信号的低失真优势。

如图6、图7所示，其中图6为频率为100kHz，占空比为56%的矩形波信号，图7为频率为300kHz、占空比为72%矩形波信号，不难看出，无论是频率为100kHz，占空比为56%的矩形波信号，还是频率为300kHz、占空比为72%矩形波信号，二者所生成的治疗信号均具有较低的失真度。

另外，如图8-图10所示，图8为频率为100kHz、占空比为50%的矩形波信号，图9为频率为200kHz、占空比为80%的矩形波信号，图10频率为300 kHz、占空比为100%的方波信号，不难看出，图10中的方波产生的正弦波的3次谐波分量高、且总谐波分量也高，图8和图9中的两个矩形波也均无法保证后续正弦波的频率处于最佳，从而影响其治疗效果。

本申请基于频率为100kHz-300kHz、占空比为56%-72%交流矩形波信号，能够得到失真度较小，且处于100kHz-300kHz频率范围内的正弦波，治疗效果较高。

其次，在周期信号的频谱方面，每个周期信号的频谱均包括基波频率（基频）和高次谐波分量。如果输出变压器400的输出端输出的交流信号是标准的正弦波信号，那么这个标准的正弦波信号就没有高次谐波分量；如果输出的交流信号不是标准的正弦波，则必然叠加了高次谐波分量，高次谐波分量比例越高，波形与标准的正弦波相差就越大，即表现为正弦波失真度越高，而高次谐波分量不但干扰细胞分裂没有益处，还可能有不可预测的危害，因此需要去除输出变压器400输出的交流信号中的高次谐波。

目前常见的电场治疗仪均采用输出正弦波的方式来干扰细胞分裂，以起到治疗效果。然而，现有技术中的向人体施加电场的装置中往往具有较大的阻抗，当向人体施加电场的装置处于悬空状态时容易产生自由振荡，而且也容易受到其他空间信号的干扰，因此产生的正弦波治疗信号具有较大的波动，失真度较高，治疗效果较差。比如，若是对于如图2所示的本申请的向人体施加电场的装置，现有技术中的控制策略，一般是利用一个脉宽调节信号同时控制第一高端mos管M1和第二低端mos管M4，并利用另一个脉宽调节信号同时控制第一低端mos管M2和第二高端mos管M3，即第一高端mos管M1和第二低端mos管M4同时导通、同时断开，第二高端mos管M3和第一低端mos管M2同时导通、同时断开，那么在一个周期内，当脉宽为0时，即四个mos管全部断开时，输出变压器400的初级线圈的两端处于悬浮状态，具有较大的阻抗，容易产生自由振荡，也容易与其他空间信号互感产生干扰信号，从而导致次级线圈生成的感应电压会具有较大的波动，得到的正弦波治疗信号具有较大的波动，容易受到干扰，从而影响治疗效果。

因此，为保证输出信号干扰细胞分裂的效果，在正弦波频率方面，需要基于周期信号频谱来得到纯净的正弦波。

如图2所述，在本申请实施例中，第一脉宽调制信号经过第一半桥驱动器I1后分解成第一高端驱动信号（PWM1-H）和第一低端驱动信号（PWM1-L），第二脉宽调制信号经过第二半桥驱动器I2后分解成第二高端驱动信号（PWM2-H）和第二低端驱动信号（PWM2-L）。在本申请实施例中，第一高端mos管M1、第一低端mos管M2、第二高端mos管M3和第二低端mos管均为N型mos管，其中，第一高端驱动信号与第一高端mos管M1的栅极连接，第一低端驱动信号与第一低端mos管M2的栅极连接，第二高端驱动信号与第二高端mos管M3的栅极连接，第二低端驱动信号与第二低端mos管M4的栅极连接，第一高端mos管M1和第二高端mos管M3的漏极均与调压电源600连接，第一低端mos管M2和第二低端mos管M4的源极均接地，第一高端mos管M1的源极连接第一低端mos管M2的漏极，第二高端mos管M3的源极连接第二低端mos管M4的漏极，第一高端mos管M1的源极和第一低端mos管M2的漏极之间设有H桥功率放大器300的一个输出端（VOA），第二高端mos管M3的源极和第二低端mos管M4的漏极之间设有H桥功率放大器300的另一个输出端（VOB）。

H桥功率放大的两个输出端分别连接输出变压器400初级线圈的两端，通过控制H桥功率放大器300各个mos管的通断，控制调压电源600向输出变压器400初级线圈输入电压信号，次级线圈生成的感应电压信号输出形成正弦波的治疗信号。

在本申请实施例中，当第一高端驱动信号输入至第一高端mos管M1时，第一高端mos管M1导通，第一低端驱动信号输入至第一低端mos管M2时，第一低端mos管M2导通，第二高端驱动信号输入至第二高端mos管M3时，第二高端mos管M3导通，第二低端驱动信号输入至第二低端mos管M4时，第二低端mos管M4导通。H桥驱动器200被配置为，在所述H桥功率放大器300的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管M2发送所述第一低端驱动信号，同时向所述第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号。当H桥输出信号为空，即在一个周期内脉宽为0时，调压电源600并未向输出变压器400的初级线圈输出电压信号，那么此时控制第一半桥驱动器I1向第一低端mos管M2发送第一低端驱动信号，并控制第二半桥驱动器I2向第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号，从而第一低端mos管M2和第二低端mos管M4导通，而第一低端mos管M2和第二低端mos管M4的源极均接地，即输出变压器400的初级线圈的两端接地，从而避免在脉宽为0时输出变压器400初级线圈的两端处于悬浮状态，大大降低了输出变压器400的阻抗，避免对次级线圈输出的正弦波治疗信号造成波动，保证输出的正弦波治疗信号能够达到最佳效果，进而提高治疗效果。

在本申请实施例中，如图11所示，图11为第一脉宽调节信号、第二脉宽调节信号、第一高端驱动信号、第一低端驱动信号、第二高端驱动信号、第二低端驱动信号，以及H桥功率放大器300输出电压的波形图。其中，由第一脉宽调节信号生成的第一高端驱动信号和第一低端驱动信号互补，由第二脉宽调制信号生成的第二高端驱动信号和第二高端驱动信号互补，T0-t4为各个驱动信号的一个波形周期，在一个周期内，对H桥驱动器200通过各个驱动信号对各个mos管的控制时序如下：

在t0-t1时段内，第一半桥驱动器I1向第一高端mos管M1发送第一高端驱动信号，第二半桥驱动器I2向第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号，此时段内，仅有第一高端mos管M1和第二低端mos管M4导通，调压电源600通过H桥功率放大器300的VOA输出端，向输出变压器400初级线圈输入电流，并经过第二低端mos管M4接地，输出变压器400的次级线圈生成感应电压；

在t1-t2时段内，第一半桥驱动器I1向第一低端mos管M2发送第一低端驱动信号，第二半桥驱动器I2向第二低端mos管M4发送所述第二低端驱动信号，在此时段内，仅有第一低端mos管M2和第二低端mos管M4导通，H桥功率放大器300的两个输出端均没有输出电压，且输出变压器400的初级线圈两端接地；

在t2-t3时段内，第一半桥驱动器I1向第一低端mos管M2发送所述第一低端驱动信号，第二半桥驱动器I2向第二高端mos管M3发送第二高端驱动信号，此时段内，仅有第一低端mos管M2和第二高端mos管M3导通，调压电源600通过H桥功率放大器300的VOB输出端，向输出变压器400初级线圈输入电流，并经过第一低端mos管M2接地，输出变压器400的次级线圈生成感应电压；

在t3-t4时段内，第一半桥驱动器I1向第一低端mos管M2发送所述第一低端驱动信号，第二半桥驱动器I2向第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号，在此时段内，仅有第一低端mos管M2和第二低端mos管M4导通，H桥功率放大器300的两个输出端均没有输出电压，且输出变压器400的初级线圈两端接地。

通过上述描述，不难看出，通过上述控制策略，在一个周期内的t0-t1时段，以及t2-t3时段内，调压电压分别通过H桥功率放大器300的两个输出端输入两个方向相反，大小频率相同的两个电压信号，从而次级输出变压器400的次级线圈可以生成两个同样方向相反，大小频率相同的感应电压，即正弦波治疗信号。而在t1-t2时段内，以及t3-t4时段内，输出变压器400的初级线圈两端均接地，从而具有较小的阻抗，避免产生自由振荡、避免与其他空心信号互感，因而不会对输出的正弦波治疗信号造成干扰，同时还能避免输出的正弦波治疗信号异常波动。即，在本控制策略下，能够生成较为标准的正弦波治疗信号，具有较好的治疗效果。

另外，在本申请实施例中，第一半桥驱动器I1和第二半桥驱动器I2的可以选用传输延时尽量小的（比如小于100ns），每个半桥驱动器的驱动信号高端H和低端L转换时的死区时间也可尽量小（比如小于150ns）。同时，各个mos管（M1~M4）可以选用具有高频开关特性的mos管。如此，可以使半桥驱动器具有高速驱动性能和较小的死区时间，保证向人体施加电场的装置具有良好可靠的电路性能。

如图12所示，在本申请实施例中，该向人体施加电场的装置还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路基于第一电容C1和所述输出变压器400内部漏感构成，所述第一电容C1的两端分别与所述输出变压器400的两个输出端连接。其中，输出变压器400的初级线圈的两端分别于H桥功率放大器300的两个输出端（VOA、VOB）连接，通过VOA和VOB，向输出变压器400输入矩形方波电压信号。

另外，输出变压器400可以为漏感变压器，通过设置初级线圈和次级线圈填充密度（填充系数）和缠绕方式，能够在输出变压器400内部形成预设大小的漏感，如图13所示，图13为常规变压器外加两个电感来等效得到的漏感变压器，其中LS1和LS2之和即为输出变压器400内部的预设大小漏感，需要说明的是LS1和LS2是为了等效输出变压器400的内部漏感，实际并不存在，其仅仅为了示出本申请实施例中的输出变压器400内部具有预设大小的漏感。

另外，在本申请实施例中，输出变压器400的次级线圈的两端连接了第一电容C1，从而第一电容C1与输出变压器400内部漏感形成低通滤波电路。其中，输出变压器400的泄漏电感（漏感）对滤波器的输出阻抗特性，可以根据实际效果反复多次调试确定。通过在输出变压器400内部设置漏感，并与第一电容C1形成低通滤波电路，一方面，可以用于滤除矩形波的高频分量；另一方面该低通滤波电路还具有一定的LC谐振效应，可以提高输出电压幅度，提高治疗信号。另外，通过在输出电压器内部形成预设大小的漏感，可以减小外围元件数量，降低成本，减小电路体积。

如图12所示，在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第一电感L1、第二电容C2、第二电感L2和第三电容C3；

所述第一电感L1和所述第二电感L2分别串联在所述第一电容C1的两端，所述第二电容C2并联在所述第一电感L1的两端，所述第三电容C3并联在所述第二电感L2的两端。

其中，第二滤波电路位于第一滤波电路之后，第一电容C1的一端串联在第一电容C1的一端，第一电感L1的另一端形成第二滤波电路的一个输出端，第二电感L2的一端串联在第一电容C1的另一端，第二电感L2的另一端形成第二滤波电路的另一个输出端。第二滤波电路包括在输出变压器400的两个输出端分别设置的两个LC带阻滤波电路，其中心滤波频率为900khz左右，对于阻碍矩形波的三次谐波和五次谐波具有较好的滤波效果。另外，第二滤波电路中的第一电感L1、第二电容C2，和第二电感L2、第三电容C3对称的设置在输出变压器T1的两个输出端，因此还能够使治疗信号具有更好的平衡差动性能。

如图12所示，在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第三滤波电路，所述第三滤波电路包括第三电感L3、第四电感L4、第四电容C4和第五电容C5；

所述第三电感L3和所述第四电感L4分别串联在所述第一电感L1和所述第二电感L2之后，所述第四电容C4并联在所述第三电感L3的两端，所述第五电容C5并联在所述第四电感L4的两端。

其中，第三电感L3的一端串联在第一电感L1之后（第二滤波电路其中一个输出端），另一端形成第三滤波电路的其中一个输出端，第四电感L4的一端串联在第二电感L2之后（第二滤波电路的另一个输出端），第四电感L4的另一端形成第三滤波电路的另一个输出端。第三滤波电路包括在第二滤波电路的两个输出端分别设置的两个LC带阻滤波电路，其中心滤波频率为1200khz左右，对于阻碍矩形波的五次谐波和七次谐波具有较好的滤波效果。另外，第三滤波电路中的第三电感L3、第四电容C4，和第四电感L4、第五电容C5平衡的设置在输出变压器T1的两个输出端，因此还能够使治疗信号的平衡差动性能进一步提高。

如图12所示，在本申请实施例中，所述向人体施加电场的装置还包括第四滤波电路，所述第四滤波电路包括第六电容C6，所述第六电容并联在所述第三电感L3和所述第四电感L4的输出端之间。其中，第六电容C6的两端并联在第三滤波电路的两个输出端之间，经过第六电容C6之后分别形成滤波后的两个输出端（VOT1和VOUT2）。第六电容C6主要用于滤除七次以上的谐波分量，从而最终输出纯净的正弦波治疗信号。

对于上述实施例中各个电容、电感的具体设置规格，可以根据各个滤波电路的中心滤波频率，进行调试确定。

在本申请实施例中，还可以利用调压电源600连续调节矩形波的输出幅度，进而调节经输出变压器400得到的正弦波治疗电压信号的电压值，以便满足不同治疗效果的需求。

比如，如图2所示，V+指代的是电源电压，2V+指代的电源电压的二倍，该电源电压可根据需要确定，其可为30V，也可以为其他满足要求的电压值。在本申请实施例中，调压电源600为可控电压直流电源，其与电源模块700连接，可以控制所述H桥功率放大器300的供电电压从0V至V+ DC连续调节，使得所述交流矩形波的峰峰值幅度从0V至2V+之间连续调节，实现正弦波治疗电压信号输出电压的幅值调节。另外，调压电源600可以采用缓升缓降的调节方式，从而调压电源600缓升缓降的调节时，正弦波治疗电压信号也随之缓升缓降，避免在调节过程中对治疗者造成不适。

在本申请实施例中，可以通过单片机实现调压电压的缓升缓降。比如，设置单片机，并将调压电源600与单片机的D/A输出引脚相连，通过单片机控制调压电源600的输出电源使得H桥功率放大器300的供电电压从0V至V+DC连续调节。

本申请实施例中，通过将H桥驱动器200配置为，在H桥功率放大器300的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管M2发送第一低端驱动信号，同时向第二低端mos管M4发送第二低端驱动信号，从而使得当H桥输出信号为空时，（调压电源并未向输出变压器的初级线圈输出电压信号，H桥功率放大器输出的矩形方波的脉宽为0时），令第一低端mos管M2和第二低端mos管M4导通，而第一低端mos管M2和第二低端mos管M4的源极均接地，即输出变压器400的初级线圈的两端接地，从而避免在脉宽为0时输出变压器400初级线圈的两端处于悬浮状态，降低了输出变压器400的阻抗，避免对输出的正弦波治疗信号造成波动，保证输出的正弦波治疗信号能够达到最佳效果，进而提高治疗效果。

本申请还提出一种电场治疗仪，该电场治疗仪包括：

电场发生器，所述电场发生器包括上述任一项实施例中所述的向人体施加电场的装置；

多个电极贴片，所述多个电极贴片分别与所述向人体施加电场的装置的输出端连接。

如图14所示，在本申请实施例中，电场发生器包括依次连接的电源模块700、控制模块710、信号控制生成模块720。

电源模块700为整个电场发生器供电；控制模块710包括信号发生器100和H桥驱动器200，用于输出基准频率给信号控制生成模块720，所述信号控制生成模块720包括依次连接的H桥功率放大器300、输出变压器400、滤波电路500。

其中，控制模块710生成输出频率为100kHz-300kHz、占空比为28%-36%的基准信号给信号控制生成模块720，进而通过H桥功率放大器300生成输出频率100kHz-300kHz、占空比为56%-72%的交流矩形波信号，交流矩形波信号经输出变压器400产生正弦波治疗信号，经过滤波电路500进行滤波后传输至电极贴片上；电源模块700还设置有与向人体施加电场的装置721连接的调压电源600连接，使得调压电源600控制H桥功率放大器300的供电电压连续调节，实现所述正弦波治疗电压信号输出电压的缓升缓降。

由于本电场治疗仪包含了上述任一项实施例中所述的向人体施加电场的装置，因此至少具有上述任一项实施例中的向人体施加电场的装置所具有的有益效果，在此不一一赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

Claims (9)

1.一种向人体施加电场的装置，运用于干扰细胞分裂的电场治疗仪，其特征在于，包括：

信号发生器，用于产生第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；

H桥驱动器，包括第一半桥驱动器和第二半桥驱动器，所述第一半桥驱动器用于接收所述第一脉宽调制信号，并产生第一高端驱动信号和第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器用于接收所述第二脉宽调制信号，并产生第二高端驱动信号和第二低端驱动信号；

H桥功率放大器，包括第一高端mos管、第一低端mos管、第二高端mos管和第二低端mos管，所述第一高端mos管和第一低端mos管，以及所述第二高端mos管和所述第二低端mos管分别构成所述H桥功率放大器的两个半桥，且所述第一高端mos管与所述第二高端mos管对称设置，所述第一低端mos管与所述第二低端mos管对称设置，所述第一高端mos管与所述第一半桥驱动器的第一高端驱动信号输出端连接，所述第一低端mos管与所述第一半桥驱动器的第一低端驱动信号输出端连接，所述第二高端mos管与所述第二半桥驱动器的第二高端驱动信号输出端连接，所述第二低端mos管与所述第二半桥驱动器的第二低端驱动信号输出端连接，所述第一低端mos管和所述第二低端mos管均接地；

输出变压器，所述输出变压器的输入端与所述H桥功率放大器的输出端连接；

滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述输出变压器的输出端连接；

调压电源，与所述第一高端mos管和所述第二高端mos管均连接；

其中，所述H桥驱动器被配置为，在所述H桥功率放大器的输出端的输出信号为空时，向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，同时向所述第二低端mos管发送第二低端驱动信号。

2.如权利要求1所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，在所述H桥功率放大器的一个输出周期内，所述H桥驱动器被配置为：

在t0-t1区间，所述第一半桥驱动器向所述第一高端mos管发送所述第一高端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

在t1-t2区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一高端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

在t2-t3区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二高端mos管发送所述第二高端驱动信号；

在t3-t4区间，所述第一半桥驱动器向所述第一低端mos管发送所述第一低端驱动信号，所述第二半桥驱动器向所述第二低端mos管发送所述第二低端驱动信号；

其中，t0-t4区间为所述H桥功率放大器的一个输出周期。

3.如权利要求1所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的频率和占空比均相同。

4.如权利要求3所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的频率均为100khz-300khz，信号占空比均为28%-36%；

所述第一脉宽调制信号和所述第二脉宽调制信号的相位差为180°；

所述第一高端驱动信号与所述第一低端驱动信号互补；

所述第二高端驱动信号与所述第二低端驱动信号互补。

5.如权利要求1所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述向人体施加电场的装置还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路基于第一电容和所述输出变压器内部漏感构成，所述第一电容的两端分别与所述输出变压器的两个输出端连接。

6.如权利要求5所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述向人体施加电场的装置还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第一电感、第二电容、第二电感和第三电容；

所述第一电感和所述第二电感分别串联在所述第一电容的两端，所述第二电容并联在所述第一电感的两端，所述第三电容并联在所述第二电感的两端。

7.如权利要求6所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述向人体施加电场的装置还包括第三滤波电路，所述第三滤波电路包括第三电感、第四电感、第四电容和第五电容；

所述第三电感和所述第四电感分别串联在所述第一电感和所述第二电感之后，所述第四电容并联在所述第三电感的两端，所述第五电容并联在所述第四电感的两端。

8.如权利要求7所述的向人体施加电场的装置，其特征在于，所述向人体施加电场的装置还包括第四滤波电路，所述第四滤波电路包括第六电容，所述第六电容并联在所述第三电感和所述第四电感的输出端之间。

9.一种电场治疗仪，其特征在于，包括：

电场发生器，所述电场发生器包括如权利要求1-8任一项所述的向人体施加电场的装置；

多个电极贴片，所述多个电极贴片分别与所述向人体施加电场的装置的输出端连接。

Images