一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法，电场发生器电源包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元；偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET

【技术实现步骤摘要】
一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法


[0001]本专利技术涉及高压脉冲电场灭菌
，尤其涉及一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法。

技术介绍

[0002]具有一定直流偏置的高压脉冲电源在高压电除尘、脉冲电弧焊接、流光放电等离子体除臭等领域都取得了广泛的应用。在肿瘤治疗领域，消融技术是一种有效的治疗手段。由于所有的热消融技术均是通过物理方法，对肿瘤实施极端冷或热的温度来破坏肿瘤，其局限在于当肿瘤靠近重要组织部位时无法应用。非热消融的基本技术主要可以分为两种：电化学消融技术和不可逆电穿孔技术。
[0003](1)电化学消融技术中细胞死亡主要是是由细胞毒性物质与细胞之间的化学相互作用引起的。其主要可以分为两种：一种是纯电解消融，其优点在于所需的电流和电压非常低，缺点在于为了达到组织消融的目的需要高浓度的电解质和长时间的暴露；一种是在可逆组织电穿孔的基础上将化学毒性药物注射到组织中从而达到组织消融的目的。
[0004](2)高强度电脉冲不可逆电穿孔(IRE)利用的是电能的生物效应，它通过在细胞上施加高强度电脉冲来在膜中产生纳米孔，而细胞膜中的纳米孔可能不会被重新密封，或者在孔被重新密封之前，细胞稳态已经被不可逆地破坏，从而导致细胞死亡。该技术可用于治疗利用其他消融方式无法治疗的“消融禁区”的肿瘤，同时保持邻近重要组织(如血管和神经)的功能。而有关研究显示大约一半的电穿孔区域无法转化为消融区域，且部分肿瘤可能复发的重要原因之一电穿孔治疗后原位可能是不完全消融。其直接原因是脉冲输送在消融区域和电极附近产生了可逆的电穿孔区域，限制消融区域的扩大，影响了肿瘤组织的完全消融。此外，高压电击会造成全身肌肉颤动，因此需要在手术期间使用肌肉松弛剂和深度麻醉，否则电极着肌肉发生跳动，这将带来很大的手术风险。
[0005]因此，采用一定的技术扩大非热消融技术消融组织的范围，缩短消融时间，减少化学药品的使用，削弱其副作用，显得十分重要。
[0006]目前所使用的肿瘤消融技术所使用的电源设备在保证安全的基础上，大都结构复杂，成本较高。并且所使用的电源基本都针对一种肿瘤消融技术，虽然可以保证对肿瘤组织一定的消融效果，但是一般治疗效果有限，治疗时间长，并且可能因为不完全消融而导致肿瘤复发。
[0007]像专利CN106388929A所述的隔离式方波不可逆电穿孔仪，仅采用不可逆电穿孔技术虽然可以消融肿瘤细胞，但其消融效率有限，且在临床治疗中仍然需要搭配肌肉松弛剂和麻醉剂才能确保治疗效果和患者安全。
[0008]如专利CN109481010A所述电源分别与控制器、直流发生器和电脉冲发生器电连接，以此来满足电穿孔和电解消融的需求，以此让两种消融技术协同作用。相当于使用了两种电源，这就增加了技术运用的复杂性。
[0009]像专利CN112998846A所述利用电源将电容充电到初始电压信号，电容可通过电阻
及电极放电，以将衰减脉冲施加到治疗部位，使得电解可以和电穿孔配合使用。虽然可以通过选择电容及电阻来为电压脉冲的衰减提供期望的初始电压及时间常数，但是仍然很难灵活地控制细胞消融中电解和电穿孔的配合。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法，以解决
技术介绍
所述现有技术的问题。
[0011]本专利技术实施例提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元，所述偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元和偏置电压调控电路单元，所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元一端连接可调幅值的高压直流电源正极，所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元另一端连接偏置电压调控电路单元一端，所述偏置电压调控电路单元另一端和可调幅值的高压直流电源负极连接；所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和多个JFET、多个稳压管级联而成。
[0012]进一步的，所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和P个JFET、(P
‑
1)个稳压管，P为正整数，其中：
[0013]所述MOSFET的漏极连接第一JFET的源极，所述MOSFET的源极连接第一JFET的栅极、第一稳压管正极；
[0014]所述第一JFET的漏极连接第二JFET的源极，所述第一稳压管负极连接第二JFET的栅极、第二稳压管正极；
[0015]所述第二JFET的漏极连接第三JFET的源极，所述第二稳压管负极连接第三JFET的栅极、第三稳压管正极；
[0016]以此类推，所述第(P
‑
1)个JFET的漏极连接第P个JFET的源极，所述第(P
‑
1)个稳压管负极连接第P个JFET的栅极；
[0017]所述第一JFET的漏极和第二JFET的栅极之间连接电阻R
z_1
，所述第二JFET的漏极和第三JFET的栅极之间连接电阻R
z_2
，以此类推，所述第(P
‑
1)个JFET的漏极和第P个JFET的栅极之间连接电阻R
z_p
‑1。
[0018]进一步的，所述第P个JFET的漏极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述MOSFET的源极连接偏置电压调控电路单元一端；或者所述MOSFET的源极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述第P个JFET的漏极连接偏置电压调控电路单元一端。
[0019]进一步的，所述JFET为常开型的N沟道耗尽型JFET，所述MOSFET为常闭型的增强型N沟道MOSFET，其中所述JFET采用碳化硅材料制成。
[0020]进一步的，所述偏置电压调控电路单元两端并联阻抗负载RL。
[0021]进一步的，所述偏置电压调控电路单元为可调功率电阻。
[0022]本专利技术实施例还提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，通过MOSFET的栅极进行电压控制，控制所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路的开状态和关状态，其中：
[0023]所述开状态，给MOSFET的栅极、源极之间加正电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极导通，使得第一JFET的栅极和源极连接进而第一JFET的漏极和源极不被夹断保持导
通，同理使得第二个JFET、第三个JFET一直到第P个JFET的漏极和源极不被夹断保持导通；此时，输出到负载的电压为U
pulse
＝U
dc
，其中U
pulse
为负载上的电压，U
dc
为高压直流电源电压；
[0024]所述关状态，给MOSFET的栅极、源极之间加0V电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极电压升高，使得第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元，所述偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元和偏置电压调控电路单元，所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元一端连接可调幅值的高压直流电源正极，所述MOSFET
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JFET级联方波脉冲生成电路单元另一端连接偏置电压调控电路单元一端，所述偏置电压调控电路单元另一端和可调幅值的高压直流电源负极连接；所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和多个JFET、多个稳压管级联而成。2.根据权利要求1所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述MOSFET
‑
JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和P个JFET、(P
‑
1)个稳压管，P为正整数，其中：所述MOSFET的漏极连接第一JFET的源极，所述MOSFET的源极连接第一JFET的栅极、第一稳压管正极；所述第一JFET的漏极连接第二JFET的源极，所述第一稳压管负极连接第二JFET的栅极、第二稳压管正极；所述第二JFET的漏极连接第三JFET的源极，所述第二稳压管负极连接第三JFET的栅极、第三稳压管正极；以此类推，所述第(P
‑
1)个JFET的漏极连接第P个JFET的源极，所述第(P
‑
1)个稳压管负极连接第P个JFET的栅极；所述第一JFET的漏极和第二JFET的栅极之间连接电阻R
z_1
，所述第二JFET的漏极和第三JFET的栅极之间连接电阻R
z_2
，以此类推，所述第(P
‑
1)个JFET的漏极和第P个JFET的栅极之间连接电阻R
z_p
‑1。3.根据权利要求2所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述第P个JFET的漏极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述MOSFET的源极连接偏置电压调控电路单元一端；或者所述MOSFET的源极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述第P个JFET的漏极连接偏置电压调控电路单元一端。4.根据权利要求2或3所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述JFET为常开型的N沟道耗尽型JFET，所述MOSFET为常闭型的增强型N沟道MOSFET，其中所述JFET采用碳化硅材料制成。5.根据权利要求1所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述偏置电压调控电路单元两端并联阻抗负载RL。6.根据权利要求1或5所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述偏置电压调控电路单元为可调功率电阻。7.一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，其特征在于，通过MOSFET的栅极进行电压控制，控制所述MOSFET
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JFET级联方波脉冲生成电路的开状态和关状态，其中：所述开状态，给MOSFET的栅极、源极之间加正电压控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王盛，金珊珊，杨天晗，王静静，徐凯文，刘毅，
申请(专利权)人：宁波中物光电杀菌技术有限公司，
类型：发明
国别省市：