一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路及方法技术

本发明专利技术涉及高压脉冲应用领域的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，组合脉冲产生电路包括多个全桥拓扑发生电路，全桥拓扑发生电路包括电容和多个开关，其中，多个开关串联构成一条开关支路，多条开关支路与电容并联，多个全桥拓扑发生电路的开关构成全桥拓扑结构；组合脉冲产生电路输出至少包括以下脉冲中的一种或几种的组合：正脉冲、零脉冲、负脉冲。有益效果在于，实现相同功能的前提下，电路电压控制更为简单，降低了成本，降低了电路设计的难度。实现了高压脉冲信号的精准控制，使输出的高压脉冲信号灵活可调，能满足临床运用的多种需求，并能保证临床应用的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路及方法
本专利技术涉及高压脉冲应用领域，特别是涉及一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路及方法。
技术介绍
现有治疗快速心律失常往往采用射频、冷冻等热消融技术。其中射频技术可以产生固定频率的正弦波。所产生的射频能量通过射频导管或者射频电极作用到需要治疗的病灶点，使其达到阻断或者调理的作用，进而达到治疗的效果。而冷冻消融是通过冷冻球囊内液态制冷剂的蒸发过程吸热，使消融靶点周围温度骤然降低。通过低温使病灶区域的组织细胞受损或死亡，进而达到治疗的目的。这些消融技术在临床实际应用中受限于热池效应，很难达到全层透壁的消融目标，同时这些消融技术不具备细胞的选择性，因此会将非靶的细胞也一并进行消融损毁。鉴于以上热消融技术的缺陷，脉冲电场消融技术作为一项非热消融技术日渐得到了临床应用的关注。脉冲电场消融技术就是一种非热消融技术，该技术是通过产生一种脉宽为毫秒、微秒甚至纳秒级的高压脉冲电场，在短时间内释放极高的能量，其能使得细胞膜甚至是细胞内的细胞器如内质网、线粒体、细胞核等会产生大量的不可逆的微孔。进而造成病变细胞的凋亡，从而达到预期的治疗目的。在治疗快速心律失常的应用中，采用脉冲电场消融技术可以选择性的处理心肌细胞，而不对其他非靶的细胞组织产生影响，同时其还具有彻底的全层消融、精准、快速、保护冠脉的特点。因此脉冲电场消融技术有望成为理想的心脏消融手段。但是当脉冲电场消融这一非热效应消融技术应用到治疗中时，又面临着新的问题，例如，如何实现高压脉冲信号的精准控制，如何使输出的高压脉冲信号灵活可调，能满足临床运用的多种需求，并能保证临床应用的安全性。以上问题不能解决，将在很大程度上影响了脉冲电场消融技术在临床上的进一步应用。另外，在对心脏进行脉冲电场消融过程中，如何保证发放脉冲的时间不会落入心电周期的易颤期，是脉冲电场消融技术应用于心脏治疗中需要重点考虑的问题。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述不足之处，提出了一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路及方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，包括多个单组全桥拓扑发生电路，多个单组全桥拓扑发生电路构成全桥拓扑结构；其中，单组全桥拓扑发生电路包括电容和多个开关，多个开关串联构成两条开关支路，包括第一开关支路和第二开关支路，组合脉冲产生电路输出至少包括以下脉冲中的一种或几种的组合：正脉冲、零脉冲、负脉冲；组合脉冲产生电路的全桥拓扑结构为：其中一个单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点与相邻的另一个单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点连接，第一个单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点和最后一个单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点作为信号的输出端。进一步的，电路还包括多个直流电源，每一个直流电源与单组全桥拓扑发生电路中的电容并联，并且每一条开关支路包括两个开关。作为优选方案，信号输出端输出的电压值为多个单组全桥拓扑发生电路的直流电源电压值的叠加，信号输出端输出的电压值的表达式为：Vout＝V1×M1+V2×M2+….+Vn×Mn其中，V1、V2…Vn为多个桥拓扑发生电路的直流电源电压值，n为单组全桥拓扑发生电路的个数。作为优选方案，电路还包括一个直流电源，每一条开关支路包括两个开关，两个开关串联，第一开关支路和第二开关支路并联的两端分别为A点和B点；组合脉冲产生电路的全桥拓扑结构为：其中一个单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点与相邻的另一个单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点连接；第一个单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点和最后一个单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点作为信号的输出端；直流电源的一端与最后一个第二单组全桥拓扑发生电路的B点连接，直流电源的另一端与多个第二单组全桥拓扑发生电路的A端并联。进一步的，信号输出端输出的电压值为多个单组全桥拓扑发生电路的电容电压值的叠加，信号输出端输出的电压值表达式为：Vout＝（Vin/N)×M1+（Vin/N)×M2+....+(Vin/N)×Mn其中，Vin是直流电源电压值，n∈(1,2,…N)，N是单组全桥拓扑发生电路的个数，Vin/N为各电容电压值。作为优选方案，电路输出端的等效输出频率f≥8kHz。作为优选方案，通过控制电路参数的一种或多种组合，电路输出不同种类的脉冲组合，电路参数包括电压幅度、脉冲宽度和脉冲间隙，脉冲宽度、脉冲间隙为纳秒级至微秒级，电压幅度范围为300V-15KV；脉冲宽度中，正脉冲宽度与负脉冲宽度的和换算成1s时，信号的有效输出时间在1ms以内。进一步的，还包括R波感知电路，R波感知电路根据外部的R波同步脉冲或者内部的心电信号，控制组合脉冲产生电路在绝对不应期内输出脉冲，内部的心电信号包括模拟的心电信号以及实时采集的心电信号。基于相同的构思，本专利技术还提出了一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生方法，步骤包括：构建上述任一电路；以开关支路中点为界，将每一单组全桥拓扑发生电路的开关支路划分为上部分和下部分；在其中一个单组全桥拓扑发生电路中，导通第一开关支路的下部分开关，并导通第二开关支路的上部分开关，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出正脉冲；或者，导通第一开关支路的上部分开关，并导通第二开关支路的下部分开关，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出负脉冲；或者，导通第一开关支路的上部分开关，并导通第二开关支路的上部分开关，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出零脉冲；或者，导通第一开关支路的下部分开关，并导通第二开关支路的下部分开关，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出零脉冲。作为优选方案，步骤包括：当开关支路为两支，且每一条开关支路包括两个开关时，在其中一个单组全桥拓扑发生电路中，导通开关S12和开关S13，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出正脉冲；或者，导通开关S11和开关S14，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出负脉冲；或者，导通开关S11和开关S12，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出零脉冲；或者，导通开关S13和开关S14，单组全桥拓扑发生电路其他开关关断，单组全桥拓扑发生电路输出零脉冲；开关支路包括第一开关支路和第二开关支路，开关S11为第一开关支路上部分的开关，开关S13为第一开关支路下部分的开关，开关S12为第二开关支路上部分的开关，开关S14为第二开关支路下部分的开关。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术在高压脉冲电路的基础上，增加了组合脉冲产生电路，该电路由多个单组全桥拓扑发生电路组合而成，其中的开关构成全桥拓扑结构；通过开关的开关状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，包括多个单组全桥拓扑发生电路，所述多个单组全桥拓扑发生电路构成全桥拓扑结构；其中，所述单组全桥拓扑发生电路包括电容和多个开关，多个开关串联构成两条开关支路，包括第一开关支路和第二开关支路，所述组合脉冲产生电路输出至少包括以下脉冲中的一种或几种的组合：正脉冲、零脉冲、负脉冲；/n所述组合脉冲产生电路的全桥拓扑结构为：其中一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点与相邻的另一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点连接，第一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点和最后一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点作为信号的输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，包括多个单组全桥拓扑发生电路，所述多个单组全桥拓扑发生电路构成全桥拓扑结构；其中，所述单组全桥拓扑发生电路包括电容和多个开关，多个开关串联构成两条开关支路，包括第一开关支路和第二开关支路，所述组合脉冲产生电路输出至少包括以下脉冲中的一种或几种的组合：正脉冲、零脉冲、负脉冲；
所述组合脉冲产生电路的全桥拓扑结构为：其中一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点与相邻的另一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点连接，第一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点和最后一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点作为信号的输出端。


2.如权利要求1所述的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，还包括多个直流电源，每一个所述直流电源与所述单组全桥拓扑发生电路中的电容并联，并且每一条所述开关支路包括两个开关。


3.如权利要求2所述的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，所述信号输出端输出的电压值为多个所述单组全桥拓扑发生电路的直流电源电压值的叠加，所述信号输出端输出的电压值的表达式为：
Vout＝V1×M1+V2×M2+….+Vn×Mn
其中，



V1、V2…Vn为多个所述桥拓扑发生电路的直流电源电压值，n为所述单组全桥拓扑发生电路的个数。


4.如权利要求1所述的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，还包括一个直流电源，
每一条所述开关支路包括两个开关，所述两个开关串联，所述第一开关支路和第二开关支路并联的两端分别为A点和B点；
所述组合脉冲产生电路的全桥拓扑结构为：其中一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点与相邻的另一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点连接；第一个所述单组全桥拓扑发生电路的第二开关支路中点和最后一个所述单组全桥拓扑发生电路的第一开关支路中点作为信号的输出端；所述直流电源的一端与最后一个所述第二单组全桥拓扑发生电路的B点连接，直流电源的另一端与所述多个第二单组全桥拓扑发生电路的A端并联。


5.如权利要求4所述的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，所述信号输出端输出的电压值为多个所述单组全桥拓扑发生电路的电容电压值的叠加，所述信号输出端输出的电压值表达式为：
Vout＝(Vin/N)×M1+(Vin/N)×M2+....+(Vin/N)×Mn
其中，



Vin是直流电源电压值，n∈(1,2,…N)，N是所述单组全桥拓扑发生电路的个数，Vin/N为各电容电压值。


6.如权利要求1-5任一所述的一种应用于脉冲电场消融技术的组合脉冲产生电路，其特征在于，所述电路输出端的等效输出频...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雍俊，李勤波，朱显钊，魏少勋，陶亮，季建云，
申请(专利权)人：四川锦江电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51