CN111317559A - 一种超高压正负复合脉冲电场生成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，涉及高压脉冲治疗领域，电路主要包括：电源模块、电场生成模块、驱动电路、控制模块和接口电路，利用电源模块提供正负电源，利用电场生成模块将电源电压上升到3000V，以提供正负3000v的双极性电压，来减少肌肉震颤，通过接口电路与外部检测设备相连，通过控制模块采集、处理实时数据，并生成驱动信号驱动电场生成模块运作。能够解决现有肿瘤治疗技术中的出现的肿瘤细胞治疗不精准，肌肉震颤严重的问题，进一步提高肿瘤细胞的治疗效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及高压脉冲治疗领域，具体涉及一种超高压正负复合脉冲电场生成电路。
背景技术
纳秒脉冲电场以其独特的“细胞内电处理”效应在生物医学领域得到越来越多的关注。所谓“细胞内电处理”效应，是指在外加纳秒脉冲的作用下，细胞出现一种与微秒脉冲电穿孔现象截然不同的生物学效应，即细胞膜表面不会出现明显的电穿孔现象，但细胞内部如细胞核、线粒体等部位出现一系列功能性改变，产生大量微核，同时诱导细胞发生程序性死亡，也称之为“凋亡”。由于肿瘤细胞和正常细胞具有不同的电阻值，因此，在肿瘤疾病的临床治疗上，利用不同强度的纳秒脉冲电场来击穿肿瘤细胞，能够在不损害正常细胞的同时杀死肿瘤细胞，具有很好的治疗效果。
但是现有技术在***细胞的过程中，并未注意到肿瘤细胞可能会随着治疗的进行而改变尺寸，导致设置的击穿电流不够或过大，而伤害到正常细胞；另外，利用现有技术在治疗过程中，会出现患者肌肉震颤严重，增加患者的心理负担，不利于治疗。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，用以解决现有肿瘤治疗技术中的出现的肿瘤细胞治疗不精准，肌肉震颤严重的问题。
为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：
本发明实施例提供了一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，
所述电路包括：电源模块，所述电源模块用于为电路提供正负工作电压；电场生成模块，所述电场生成模块与电源模块相连，用于将电源电压转换成超高压的治疗电压，且提供正负复合脉冲，所述电场生成模块的输出端设置有多个探针接口；驱动电路，所述驱动电路与电场生成模块相连，用于接收驱动信号，并根据所述驱动信号驱动电场生成模块工作；控制模块，所述控制模块与驱动电路相连，用于根据临床数据生成驱动信号，以控制驱动电路工作；接口电路，所述接口电路与控制模块相连，用于接收临床数据，并将所述临床数据发送至控制模块。
进一步地，所述，电源模块包括生成正负电压的双电源设备。
进一步地，所述电场生成模块包括复合脉冲生成电路和升压电路，所述复合脉冲生成电路用于产生正负复合脉冲，所述升压电路用于将电源电压转换成治疗电压。
进一步地，所述正负复合脉冲的上升沿和下降沿均在20～50纳秒之间。
进一步地，所述驱动电路由驱动芯片、第一运算放大器、第二运算放大器和可调电阻组成，所述驱动芯片连接至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的输出端连接至第二运算放大器的反向输入端，所述可调电阻连接电源与第二运算放大器的同向输入端，由第二运算放大器的输出端输出驱动信号。
进一步地，所述控制模块包括数据采集模块和控制芯片，所述数据采集模块包括复杂可编程逻辑器件CPLD，所述控制芯片包括单片机，CPLD采集数据后发送至单片机处理，单片机将数据发送至上位机，并接收上位机的放电信号来控制驱动电路工作。
进一步地，所述控制模块还包括通信模块和高压输出检测模块，所述通信模块用于和上位机进行通信，所述高压输出检测模块用于实时检测电路的输出电压大小，以反馈电路工作状态。
进一步地，所述接口电路设置有光纤输入端、光纤输出端、R波接收端和触发信号接收端，所述光纤输入端和光纤输出端用于实现电路与外部设备的通信，所述R波接收端用于接收心电监测仪检测到的R波，所述触发信号接收端用于接收心率触发信号。
本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：
本发明实施例提供的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，利用双电源模块提供正负电源，利用电场生成模块提供超高压的正负复合脉冲，并能保证脉冲的持续时长较长，提高治疗效率，正负电压能够减少治疗带来的肌肉震颤，具有更好的治疗效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路总体结构图。
图2为本发明实施例提供的复合脉冲生成电路。
图3为本发明实施例提供的升压电路。
图4为本发明实施例提供的驱动电路。
图5为本发明实施例提供的接口电路。
图6为本发明实施例提供的R波采集电路。
图7为本发明实施例提供的触发信号采集电路。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明实施例提供一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，参考图1，该电路主要包括：电源模块01、电场生成模块02、驱动电路03、控制模块04和接口电路05，利用电源模块01提供正负电源，利用电场生成模块02将电源电压上升到3000V，以提供正负3000v的双极性电压，来减少肌肉震颤，通过接口电路05与外部检测设备相连，通过控制模块04采集、处理实时数据，并生成驱动信号驱动电场生成模块02运作。
具体地，电源模块01采用生成正负电压的双电源设备，双电源设备用于为电路提供正负220V的工作电压，以供电路正常运作。
电场生成模块02与电源模块01相连，电场生成模块02包括复合脉冲生成电路和升压电路，复合脉冲生成电路用于产生复合脉冲，优选地为3组复合脉冲，复合脉冲的上升沿和下降沿均在20～50纳秒之间，以使高峰的持续时间长，达到更好的治疗效果，升压电路用于将电源电压转换成正负3000V的超高治疗电压。电场生成模块02的输出端设置有多个探针接口06，用于连接纳米刀探针，探针接口06采用G8NW-2H-12VDC欧姆龙继电器实现纳米刀探针和电路的连接。
参考图2，复合脉冲生成电路的结构主要为：电源的正极与开关管S1的集电极和二极管D1的阴极连接，电源的负极与二极管D2的阳极和开关管S2的发射极连接；开关管S1的发射极分别与二极管D2的阴极和耦合电感Lm的a端同时连接，二极管D1的阳极分别与开关管S2的集电极和耦合电感Lm的b端同时连接，开关管S1的集电极和二极管D1阴极与输出端的正极用导线连接，耦合电感Lm的c端与输出去端的负极用导线连接。
参考图3，升压电路主要由变压器T5，电阻R12、二极管D8、电容C10组成的稳压电路，电阻R13、二极管D9、电容C11组成的稳压电路，变压器T6，电容C12、C13、C14、电阻R15组成的滤波电路，以及变压器T7组成。能够将电源电压输出为3000V。
参考图4，驱动电路03与电场生成模块02相连，用于接收驱动信号，并根据驱动信号驱动电场生成模块02工作，驱动电路03由驱动芯片TPL117、第一运算放大器U2B、第二运算放大器U2A和可调电阻R24组成，驱动芯片TPL117连接至第一运算放大器U2B的同向输入端，第一运算放大器U2B的输出端连接至第二运算放大器U2A的反向输入端，可调电阻R24连接5V电源与第二运算放大器U2A的同向输入端，由第二运算放大器U2A的输出端输出驱动信号。U2B和U2A采用LM358双运算放大器，其内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
更进一步地，控制模块04与驱动电路03相连，用于根据临床数据生成驱动信号，以控制驱动电路03工作，临床数据包括肿瘤细胞的电阻值、病人的心率数据、R波的波形，综合多种数据找到病人的治疗窗口期。
控制模块04包括数据采集模块和控制芯片，数据采集模块包括复杂可编程逻辑器件CPLD，控制芯片包括单片机，CPLD采集数据后发送至单片机处理，单片机将数据发送至上位机，并接收上位机的放电信号来控制驱动电路03工作。控制模块04还包括通信模块和高压输出检测模块，通信模块用于和上位机进行通信。高压输出检测模块用于实时检测电路的输出电压大小，以反馈电路工作状态，保证电路能够提供超高压，达到治疗所需要的场强。
进一步地，接口电路05与控制模块04相连，用于接收临床数据，并将临床数据发送至控制模块04的CPLD。具体地，参考图5，接口电路05设置有光纤输入端、光纤输出端、R波接收端和触发信号接收端，光纤输入端和光纤输出端用于实现电路与外部设备的通信，R波接收端用于接收心电监测仪检测到的R波，触发信号接收端用于接收心率触发信号，以保证只有当心脏处于收缩期，才能对病人进行治疗。
另外，CPLD进行数据采集还需要R波采集电路和触发信号采集电路，参考图6，R波采集电路主要由运算放大器U7B和U7A以及一般的电路元器件组成，U7B的反向输入端以及U7A的输出端连接至CPLD的引脚接口。
参考图7，触发信号采集电路主要由运算放大器U8B和U8A以及常见的电路元器件组成，U8A的输出端以及U8B的反向输入端连接至CPLD的引脚接口。另外，R波采集电路和触发信号采集电路均连接至单片机的IO口。
综上，本发明实施例提供的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，利用双电源模块01提供正负电源，利用电场生成模块02提供超高压的正负复合脉冲，并能保证脉冲的持续时长较长，提高治疗效率，正负电压能够减少治疗带来的肌肉震颤，具有更好的治疗效果。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述电路包括：
电源模块，所述电源模块用于为电路提供正负工作电压；
电场生成模块，所述电场生成模块与电源模块相连，用于将电源电压转换成超高压的治疗电压，且提供正负复合脉冲，所述电场生成模块的输出端设置有多个探针接口；
驱动电路，所述驱动电路与电场生成模块相连，用于接收驱动信号，并根据所述驱动信号驱动电场生成模块工作；
控制模块，所述控制模块与驱动电路相连，用于根据临床数据生成驱动信号，以控制驱动电路工作；
接口电路，所述接口电路与控制模块相连，用于接收临床数据，并将所述临床数据发送至控制模块。
2.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述，电源模块包括生成正负电压的双电源设备。
3.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述电场生成模块包括复合脉冲生成电路和升压电路，所述复合脉冲生成电路用于产生正负复合脉冲，所述升压电路用于将电源电压转换成治疗电压。
4.如权利要求3所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述正负复合脉冲的上升沿和下降沿均在20～50纳秒之间。
5.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述驱动电路由驱动芯片、第一运算放大器、第二运算放大器和可调电阻组成，所述驱动芯片连接至第一运算放大器的同向输入端，所述第一运算放大器的输出端连接至第二运算放大器的反向输入端，所述可调电阻连接电源与第二运算放大器的同向输入端，由第二运算放大器的输出端输出驱动信号。
6.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述控制模块包括数据采集模块和控制芯片，所述数据采集模块包括复杂可编程逻辑器件CPLD，所述控制芯片包括单片机，CPLD采集数据后发送至单片机处理，单片机将数据发送至上位机，并接收上位机的放电信号来控制驱动电路工作。
7.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述控制模块还包括通信模块和高压输出检测模块，所述通信模块用于和上位机进行通信，所述高压输出检测模块用于实时检测电路的输出电压大小，以反馈电路工作状态。
8.如权利要求1所述的一种超高压正负复合脉冲电场生成电路，其特征在于，所述接口电路设置有光纤输入端、光纤输出端、R波接收端和触发信号接收端，所述光纤输入端和光纤输出端用于实现电路与外部设备的通信，所述R波接收端用于接收心电监测仪检测到的R波，所述触发信号接收端用于接收心率触发信号。
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