高压模拟电路脉冲器和脉冲发生器放电电路制造技术

公开一种脉冲发生器放电电路。所述电路包括一个或多个放电级，每个放电级包括多个控制输入端子。所述电路还包括第一放电端子和第二放电端子以及多个串联连接的开关，所述多个串联连接的开关电连接在所述第一放电端子与所述第二放电端子之间，其中所述开关中的每一个的导通状态由控制信号控制。所述电路还包括多个电感元件，所述多个电感元件被配置来产生用于所述串联连接的开关的所述控制信号，其中每个电感元件被配置来响应于所述控制输入端子中的一个或多个处的一个或多个输入信号来产生用于所述串联连接的开关中的一个的控制信号，并且其中所述串联连接的开关中的每一个被配置来从所述电感元件中的相应一个接收控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高压模拟电路脉冲器和脉冲发生器放电电路相关申请的交叉引用本专利申请是2016年11月9日提交的标题为“HIGH-VOLTAGEANALOGCIRCUITPULSERANDPULSEGENERATORDISCHARGECIRCUIT”的美国专利申请号15/347,729的延续，并且要求2016年2月29日提交的标题为“HIGH-VOLTAGEANALOGCIRCUITPULSER”的美国临时专利申请号62/301,477的优先权，所述专利申请通过引用并入本文。
技术介绍
1.专利
本申请大体涉及电脉冲的技术，包括用于产生电脉冲的电路和系统，包括使用通过相对低压晶体管通过负载放电并用于控制所述放电的蓄能元件。具体地，脉冲技术用于产生供电疗法使用的可变持续时间纳秒脉冲电场(nsPEF)。2.现有技术描述肿瘤的手术切除可能导致感染和留下疤痕。此外，如果存在更多的肿瘤，则外科医生应当识别每个癌性肿瘤并单独切除所述癌性肿瘤。这可能是耗时且昂贵的，更不用说对于患者而言是不舒服的。患者体内的癌性肿瘤可能特别难以移除，更不用说检测和治疗。许多患者的生活由于其体内发现癌症而发生了天翻地覆的改变，有时所述癌症在被检测到之前已经形成了相对较大的肿瘤。“纳秒脉冲电场”(有时缩写为nsPEF)包括具有例如在0.1纳秒(ns)与1000纳秒之间的亚微秒脉冲宽度的电场，或如本领域其他方面已经的。它有时被称为亚微秒脉冲电场。NsPEF通常具有高峰值电压，诸如10千伏/厘米(kV/cm)、20kV/cm、至500kV/cm。用nsPEF技术治疗生物细胞通常使用频率范围从0.1/秒(Hz)至10,000Hz的许多周期性脉冲。已发现NsPEF触发癌性肿瘤中的细胞凋亡。用nsPEF选择性治疗此类肿瘤可以诱导肿瘤细胞内的细胞凋亡，因为其非热性质而不会显著影响周围组织中的正常细胞。在美国专利号6,326,177(授予Schoenbach等人)中示出并描述了应用于生物细胞的nsPEF的实例，所述专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。为了治疗肿瘤而使用nsPEF是相对较新的领域。nsPEF脉冲是从充电的脉冲发生器产生的，并且需要一种更好地控制脉冲发生器充电状态以用于安全且有效地研究和治疗人类受试者的癌症的装置。
技术实现思路
通常，公开一种纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器，所述纳秒脉冲电场发生器结合有用于产生nsPEF的一个或多个储能装置和可以选择性地用于使储能装置放电的放电电路。例如，一个或多个电容器可以用于储存电荷并用于产生待施加到患者或测试对象的nsPEF。此外，nsPEF发生器还可以具有放电电路，所述放电电路配置来选择性地使存储电容器放电。选择性地使存储电容器放电可以是有益的，至少降低损坏由储能装置的储能构成的脉冲发生器的风险，降低破坏nsPEF发生器操作者、患者和测试对象的风险，并且提高对脉冲参数的控制。一个专利技术方面是一种脉冲发生器放电电路。所述电路包括一个或多个放电级，每个放电级包括多个控制输入端子。所述电路还包括第一放电端子和第二放电端子以及多个串联连接的开关，所述多个串联连接的开关电连接在第一放电端子与第二放电端子之间，其中开关中的每一个的导通状态由控制信号控制。所述电路还包括多个电感元件，所述多个电感元件被配置来产生用于串联连接的开关的控制信号，其中每个电感元件被配置来响应于控制输入端子中的一个或多个处的一个或多个输入信号来产生用于串联连接的开关中的一个的控制信号，并且其中串联连接的开关中的每一个被配置来从电感元件中的相应一个接收控制信号。另一专利技术方面是一种纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器系统，其包括一对电极，所述一对电极被配置来向患者递送nsPEF脉冲；以及马克思发生器设备。马克思发生器设备包括电源和多个脉冲发生器级。每个脉冲发生器级包括电容元件，所述电容元件被配置来由电源充电并且被配置成通过电极放电。所述发生器系统还包括放电电路，所述放电电路被配置来选择性地使级的电容元件放电。另一专利技术方面是一种操作纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器系统的方法。所述方法包括利用系统的一对电极向患者递送第一nsPEF脉冲，所述第一nsPEF脉冲具有第一电压；利用放电电路使系统放电至不同的充电电压；以及利用所述一对电极向患者递送第二nsPEF脉冲。另一专利技术方面是一种操作纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器系统的方法。所述方法包括利用来自一个或多个电源的电流将系统充电至充电电压；确定要向患者递送nsPEF脉冲；利用系统的一对电极向患者递送nsPEF脉冲；以及确定不再向患者递送其他nsPEF脉冲。所述方法还包括，响应于确定不再向患者递送其他nsPEF脉冲，利用放电电路使系统放电至不同的充电电压。附图说明图1示出根据实施方案的纳秒脉冲发生器设备。图2示出根据实施方案的针对电压和电流两者的脉冲轮廓。图3示出根据实施方案的七针电极的透视图。图4示出根据实施方案的两极电极的透视图。图5是根据实施方案的脉冲发生器的电气原理图。图6A是示出在充电模式期间的图5所示的脉冲发生器的示意图。图6B是示出在放电模式期间的图5所示的脉冲发生器的示意图。图7是脉冲发生器电路的组件的电气原理图。图8是图7所示的脉冲发生器电路中的一个的电气原理图。图9是图8所示的脉冲发生器级中的一个的电气原理图。图10是图9所示的开关驱动器中的一个的电气原理图。图11是替代性开关元件的电气原理图。图12是示出变压器操作以及对MOSFET栅极的控制电压的波形图。图13是图1所示的脉冲发生器的替代性电气原理图。图14是图1所示的脉冲发生器的替代性电气原理图。图15是具有放电电路的图7所示的脉冲发生器电路中的一个的实施方案的电气原理图。图16是具有放电电路级的图15所示的脉冲发生器级中的一个的实施方案的电气原理图。图17是在图16的脉冲发生器级中使用的放电电路级的实施方案的示意图。图18是具有放电电路的脉冲发生器电路的实施方案的电气原理图。图19是峰值电压源的实施方案的图示。图20A和图20B是在图16的脉冲发生器级中使用的放电电路级的实施方案的示意图。图21A和图21B是在图16的脉冲发生器级中使用的放电电路级的实施方案的示意图。图22A和图22B是在图16的脉冲发生器级中使用的放电电路级的实施方案的示意图。图23A和图23B是在图16的脉冲发生器级中使用的放电电路级的实施方案的示意图。图24是示出使用脉冲发生器系统的方法的流程图。图25是示出使用脉冲发生器系统的方法的流程图。图26是示出使用脉冲发生器系统的方法的流程图。具体实施方式已经表明，nsPEF治疗可以用于致使癌性肿瘤细胞经历细胞凋亡，即程序性细胞死亡。测试已经表明肿瘤可以在治疗后缩小至不存在。药物可以不是必要的。还表明了可以刺激受试者的免疫系统以攻击所有类似的肿瘤细胞，包括不在nsPEF治疗的肿瘤内的肿瘤细胞。“肿瘤”包括受试者身体内或身体上的任何赘生物或异常的、不希望的组织生长，或如本领域其他方面已知的。肿瘤可以包括表现出一批异常生长的一个或多个细胞。存在许多类型的肿瘤。恶性肿瘤是癌性的，恶化前的肿瘤是癌症前期的，并且良性肿瘤是非癌性的。肿瘤的实例包括：良性前列腺增生(BPH)、子宫肌瘤、胰腺癌、肝癌、肾癌、结肠癌、前基底细胞癌、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲发生器放电电路，其包括：一个或多个放电级，每个放电级包括：多个控制输入端子，第一放电端子和第二放电端子，多个串联连接的开关，所述多个串联连接的开关电连接在所述第一放电端子与所述第二放电端子之间，其中所述开关中的每一个的导通状态由控制信号控制，以及多个电感元件，所述多个电感元件被配置来产生用于所述串联连接的开关的所述控制信号，其中每个电感元件被配置来响应于所述控制输入端子中的一个处的一个或多个输入信号来产生用于所述串联连接的开关中的一个的控制信号，并且其中所述串联连接的开关中的每一个被配置来从所述电感元件中的相应一个接收控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 US 62/301,477;2016.11.09 US 15/347,7291.一种脉冲发生器放电电路，其包括：一个或多个放电级，每个放电级包括：多个控制输入端子，第一放电端子和第二放电端子，多个串联连接的开关，所述多个串联连接的开关电连接在所述第一放电端子与所述第二放电端子之间，其中所述开关中的每一个的导通状态由控制信号控制，以及多个电感元件，所述多个电感元件被配置来产生用于所述串联连接的开关的所述控制信号，其中每个电感元件被配置来响应于所述控制输入端子中的一个处的一个或多个输入信号来产生用于所述串联连接的开关中的一个的控制信号，并且其中所述串联连接的开关中的每一个被配置来从所述电感元件中的相应一个接收控制信号。2.如权利要求1所述的脉冲发生器放电电路，其中所述开关包括晶体管，并且所述电感元件包括变压器，其中每个变压器被配置来产生用于所述晶体管中的一个的栅极电压和源极电压。3.如权利要求1和2中任一项所述的脉冲发生器放电电路，其中所述电感元件中的每一个被配置来响应于由脉冲信号发生器产生的一系列脉冲信号来产生所述控制信号中的一个。4.如权利要求3所述的脉冲发生器放电电路，其中所述脉冲信号发生器包括定时器电路。5.如权利要求3和4中任一项所述的脉冲发生器放电电路，其中所述脉冲信号发生器被配置来响应于指示第一电压大于第二电压的所述第一电压和所述第二电压的比较结果来产生所述一系列脉冲信号。6.如权利要求5所述的脉冲发生器放电电路，其中所述第一电压与被配置来给nsPEF脉冲发生器充电的电源的电压相对应，并且所述第二电压与所述nsPEF脉冲发生器的充电电压相对应。7.如权利要求5和6中任一项所述的脉冲发生器放电电路，其还包括分别被配置来产生所述第一电压和所述第二电压的第一电平移位电路和第二电平移位电路，其中所述第一电压等于第三电压与第四电压之间的电压差的第一固定比例，并且其中所述第二电压等于第五电压与第六电压之间的电压差的第二固定比例。8.如权利要求7所述的脉冲发生器放电电路，其中所述第一固定比例等于所述第二固定比例。9.如权利要求7所述的脉冲发生器放电电路，其中所述第一固定比例不等于所述第二固定比例。10.如权利要求3所述的脉冲发生器放电电路，其中所述脉冲信号发生器被配置来响应于放电控制信号来产生所述一系列脉冲信号。11.如权利要求3所述的脉冲发生器放电电路，其中所述脉冲信号发生器被配置来响应于以下中的任一者来产生所述一系列脉冲信号：1)指示第一电压大于第二电压的所述第一电压和所述第二电压的比较结果，以及2)放电控制信号。12.如权利要求2至11中任一项所述的脉冲发生器放电电路，其还包括发光二极管(LED)，所述发光二极管被配置来提供所述放电电路正在使连接到所述放电端子的另一电路放电的视觉指示。13.一种纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器系统，其包括：一对电极，所述一对电极被配置来向患者递送nsPEF脉冲；马克思发生器设备，其包括：电源，以及多个脉冲发生器级，每个脉冲发生器级包括电容元件，所述电容元件被配置来由所述电源充电并且被配置成通过所述电极放电；以及放电电路，所述放电电路被配置来选择性地使所述级的所述电容元件放电。14.如权利要求13所述的系统，其中所述放电电路包括多个串联连接的开关，所述多个串联连接的开关电连接在所述脉冲发生器级的所述电容元件两端，并且其中所述开关中的每一个的导通状态由多个对应的控制信号控制。15.如权利要求14所述的系统，其还包括多个电感元件，其中所述串联连接的开关中的每一个的所述控制信号由所述多个电感元件中的一个产生。16...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·G·阿索斯，D·R·于克尔，S·萧，
申请(专利权)人：脉冲生物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US