[發(fā)明專利]一種用于腫瘤消融的小型化納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111495485.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN113893030B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永剛;郭林忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州睿笛生物科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B18/12
• 分類號(hào): A61B18/12;A61B18/00
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33267
• 代理人: 金國棟

本申請(qǐng)公開了一種用于腫瘤消融的小型化納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)，包括主控制單元、驅(qū)動(dòng)電路、高壓開關(guān)、高壓電源、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器、隔離變壓器以及電極陣列；所述高壓電源、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器以及隔離變壓器一次側(cè)構(gòu)成充電回路；所述高壓開關(guān)、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器以及隔離變壓器二次側(cè)構(gòu)成放電回路，隔離變壓器的二次側(cè)與電極陣列連接，輸出納秒脈沖；所述主控制單元通過控制驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)高壓開關(guān)導(dǎo)通；所述高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器采用LC網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鬏旊姶拍艿膫鬏斁€進(jìn)行阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)的小型化。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于腫瘤消融的小型化納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著生物電磁學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用高壓電脈沖治療腫瘤技術(shù)逐漸被認(rèn)可和接受。高壓電脈沖治療技術(shù)包括微秒脈沖和納秒脈沖。微秒脈沖電場(chǎng)基于細(xì)胞膜電穿孔原理殺死腫瘤細(xì)胞，而納秒脈沖電場(chǎng)則是依托更高密度外加電場(chǎng)能量跨膜入細(xì)胞核，在細(xì)胞內(nèi)引起壓電效應(yīng)，使細(xì)胞核、核膜和線粒體等細(xì)胞器膜依次發(fā)生各種不同的腫瘤凋亡效應(yīng)。具體而言，納秒脈沖腫瘤消融系統(tǒng)能產(chǎn)生極高功率、納秒級(jí)的脈沖寬度和10KV/cm的高電場(chǎng)強(qiáng)度。納秒脈沖技術(shù)來源于軍工技術(shù)，其高壓傳輸線的實(shí)現(xiàn)方法，要求絕緣距離遠(yuǎn)，空間大，但是在醫(yī)療器械中，由于手術(shù)室的空間有限，特別是門診日間手術(shù)室的空間更小，對(duì)手術(shù)器械的尺寸要求更嚴(yán)，因此，常用的納秒脈沖技術(shù)無法直接應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的腫瘤消融治療。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種用于腫瘤消融的小型化納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了納秒脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的小型化，在保證安全絕緣的基礎(chǔ)上，大大縮小了尺寸。

本申請(qǐng)公開了一種用于腫瘤消融的小型化納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)，包括主控制單元、驅(qū)動(dòng)電路、高壓開關(guān)、高壓電源、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器、隔離變壓器以及電極陣列；所述高壓電源、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器以及隔離變壓器一次側(cè)構(gòu)成充電回路；所述高壓開關(guān)、高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器以及隔離變壓器二次側(cè)構(gòu)成放電回路，隔離變壓器的二次側(cè)與電極陣列連接，輸出納秒脈沖；所述主控制單元通過控制驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)高壓開關(guān)導(dǎo)通；所述高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器采用LC網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鬏旊姶拍艿膫鬏斁€進(jìn)行阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖發(fā)生系統(tǒng)的小型化。

進(jìn)一步地，所述高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器包括m個(gè)用于控制脈沖輸出等級(jí)的選擇開關(guān)，主控制單元根據(jù)不同的消融需求控制選擇開關(guān)通斷進(jìn)行不同等級(jí)脈寬的切換。

進(jìn)一步地，所述高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器包括m組并聯(lián)的LC網(wǎng)絡(luò)，每組LC網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖輸出等級(jí)；所述選擇開關(guān)設(shè)置在LC網(wǎng)絡(luò)與隔離變壓器之間。

進(jìn)一步地，所述LC網(wǎng)絡(luò)包括n個(gè)相互串聯(lián)的電感和n個(gè)相互并聯(lián)的電容，其中第一個(gè)電感L的第一端作為輸入端與高壓電源輸出端連接，每個(gè)電感L的第二端與一個(gè)電容C的第一端連接，n個(gè)電容C的第二端均與選擇開關(guān)、隔離變壓器依次連接。

進(jìn)一步地，所述電感L的電感值為用于傳輸電磁能的傳輸線的單位長(zhǎng)度電感值，電容C的電容值為用于傳輸電磁能的傳輸線的單位長(zhǎng)度電容值。

進(jìn)一步地，所述LC網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)根據(jù)所述電極陣列的阻抗和隔離變壓器的匝數(shù)比確定。

進(jìn)一步地，所述電極陣列包括多路并聯(lián)的輸出電極，每個(gè)輸出電極通過一個(gè)繼電器開關(guān)控制。

進(jìn)一步地，所述電極陣列的輸入端設(shè)有電流傳感器，電流傳感器與主控制單元連接。

進(jìn)一步地，所述電流傳感器經(jīng)衰減網(wǎng)絡(luò)衰減后與運(yùn)算放大器連接，經(jīng)運(yùn)算放大器信號(hào)放大后傳輸至主控制器單元，所述電流傳感器的輸出阻抗與衰減網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗相一致。

進(jìn)一步地，所述高壓脈沖能量?jī)?chǔ)存器的輸出脈寬包括300nS\500nS\700nS\900nS。