全时段高压陡脉冲癌症治疗仪制造技术

一种全时段高压陡脉冲癌症治疗仪，主要包括开关电源、脉冲发生器、尾切开关、带内窥镜的负载电极、示波器、电缆、光纤、电脑及相关配件，所述的负载电极包括含钛铂金电极，所述的开关电源由开关及驱动器构成，所述的开关电源的开关与脉冲发生器的输入连接，脉冲发生器的输出端通过导线、光纤或电缆与所述的负载电极连接，所述的脉冲发生器的输出端用电缆、光纤或电缆，与开关器件连接后，与示波器连接后再与负载电极连接。所述的脉冲发生器的包括基于FPGA控制的高压纳秒方波脉冲发生器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗治疗仪器，用于治疗良性肿瘤与恶性肿瘤即癌症的医疗治疗仪器，也可以用于其他病症的治疗的辅助治疗。
技术介绍
恶性肿瘤已经成为死亡率很高的疾病。现有的癌症治疗技术方法主要是化疗、基因治疗、中医治疗及中西医结合治疗、基因治疗、超声波治疗及药物治疗，而以化疗为主要技术方法，化疗因其高昂的治疗费用和巨大的副作用，让多数的癌症患者放弃治疗。而中科院近代物理研究所专利技术的重离子束治疗癌症，技术成熟，效果良好，对于大部份中晚期癌症患者治疗有效，前期实验表明经过治疗后的晚期总部患者无复发症状，但该设备及配套设施投资高达10亿元以上，设备庞大，制造周期长，不利于推广。这些治疗技术都不能或难以从根本上杀死癌细胞和抑制癌细胞的扩散，而且化疗的副作用对于病人的身体损伤较大， 治疗费用高。根据利用不可逆电容孔陡脉冲技术治疗肿瘤，实验显示治疗肿瘤效果良好，这但种技术关键设备脉冲发生器的电子电器设备复杂，制作工艺复杂，所产生的脉冲的脉冲边沿不够陡峭，顶部不平坦。脉冲发生器技术已经成熟产，应用全面。现有的基于高压脉冲治疗设备，包括重庆大学的申请号20101054616. 7专利不可逆电穿孔肿瘤治疗的装置及方法，该技术条件下产生的脉冲为us微秒脉冲，目前的医学实验表明，微秒脉冲对良性及恶性肿瘤治疗的效果不显著；而专利文献申请号为201110195350. 4的基于FPGA控制的固态高压纳方波脉冲发生器公开的技术，所产生的纳秒脉冲波，仍然还可以进行一步的陡化。现代高压脉冲技术研究及实验表明，通过开关或开关器件对脉冲发生器产生的高压脉冲进行截尾或尾切，可以进一步的陡化高压脉冲波后沿。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术缺陷，通过运用开关器件对高压微秒、纳秒脉冲发生器产生脉冲方波进行二次或多次截尾陡化，从而产生尾切后的更加陡化的高压纳秒、皮秒脉冲方波，利用这种高压脉冲波通过医用电极负载放电，进行有效的肿瘤治疗，特别是恶性肿瘤即癌症的治疗。本专利技术技术方案通过脉冲尾切开关尾切微秒、纳秒脉冲发生器产生的脉冲而形成的更加陡的纳秒、皮秒高压脉冲，杀死肿瘤细胞特别是恶性肿瘤细胞，通过控制脉冲发生器的电容器和尾切开关，可以对脉冲的幅值、脉宽、脉冲后沿等参数进行调整，其构成单元主要包括开关电源、脉冲发生器、尾切开关、带内窥镜的电极、示波器、电缆、光纤、电脑及相关配件，所述的负载电极包括含钛钼金电极，所述的开关电源由开关及驱动器构成；市电由电缆或导线通过所述的开关电源的开关与脉冲发生器的的输入连接，脉冲发生器的输出端通过导线、光纤或电缆与负载连接，所述的脉冲发生器的输出端用电缆、光纤或电缆，与开关器件连接后，与示波器连接后再与负载连接。一种全时段高压陡脉冲癌症治疗仪，其特征是主要包括开关电源、脉冲发生器、尾切开关、带内窥镜的负载电极、示波器、电缆、光纤、电脑及相关配件，所述的负载电极包括含钛钼金电极，所述的开关电源由开关及驱动器构成，所述的开关电源的开关与脉冲发生器的的输入连接，脉冲发生器的输出端通过导线、光纤或电缆与所述的负载电极连接，所述的脉冲发生器的输出端用电缆、光纤或电缆，与开关器件连接后，与示波器连接后再与负载电极连接。所述脉冲发生器的包括基于FPGA控制的高压纳秒方波脉冲发生器，基于FPGA控制的高压纳秒方波脉冲发生器主要包括电源系统、脉冲形成系统、脉冲测量系统、FPGA控制系统、信号转换系统、电脑或带电脑接口的和单机芯片的单机。所述的基于FPGA控制的高压纳方波脉冲发生器发生器的原理是基于马克斯发生器，通过对一组或多级多个电容器并联充电，然后由多个开关器器件对电容串联放电产生的脉冲多次斩波后获得所需要的高压纳秒、皮秒方波脉冲。负载与马克斯发生器脉冲输出端之间有数个尾切开关器件，每个尾切开关器件上有驱动器，在驱动器的控制下，尾切开关 进行通导与断开，从而对脉冲波进行尾切。操作人员通过电脑程序用户界面或单片机面板，对脉冲发生器设置输出幅值、脉冲宽度、脉冲频率和脉冲个数等参数，FPGA控制系统的模块运算牖后通过信号置换系统发送控制信号给脉冲形成系统和高压直流模块。高压直流模块按照操作人员设定的脉冲宽度、脉冲频率和脉冲个数进行开关动作、从而控制输出脉冲的宽度、频率和脉冲个数。脉冲测量系统中的分压器测量得到的输出处理或负载处脉冲电压、通过处理电路处理后发送给FPGA控制系统，实时调节充电电压，这样可以使设置输出恒定的预设幅值的高压纳秒、皮秒方波脉冲；电流传感器测量到输出处或负载处的脉冲电流信号通过处理电路处理后发送给FPGA控制系统，当超过设定的电流信号时，由FPGA控制系统进行延时判断锁定控制信号，关断脉冲形成系统中的开关器件工作和负载前端的截尾开关器件的工作，断开脉冲形成电路和负载电极放电电路，实现整个装置的保护，并保护使用者、患者的安全。所述的开关器件或截尾开关器件包括气体开关、固态开关和液体开关，优选固态开关，开关器件或尾切开关器件的数量包括个或一个以上。所述的电源系统，包括电源、开关及开关驱动器，隔离变压器(电压、频率变化为I :I)、高压直流模块、开关电源Tl、开关电源T2、DC-DC模块。所述的电源的电流为220V市电，通过导线可电缆通过带驱动器的开关与隔离变压器的原边连接，而隔离变压器的副边通过导线与高压直流模块的输入端连接，用于为高压直流模块提供交流电源；带驱动器的开关一端拉电源，一端连接隔离变压器，该开关的驱动器的控制通过导线或光纤与所述信号转换系统中的光/电转换器K2的输出连接。所述的高压直流模块包括输出最高电压幅值2000V、最大电流幅值为40mA的直流市购模块，高压直流模块的输出端通过导线与脉冲形成系统的充电隔离电阻串联后再与脉冲形成系统的马克斯电路的输入端连接，用于为脉冲形成系统的马克斯电路中的储能电容器组提供充电电源。所述的隔离变压器的原边的接地线与副边的接地线不直接连接，将所述的电源与所述的高压直流模块进行隔离，使它们不同大地连接，大大减少了来自大地的各种干扰信号，提高系统的稳定性。所述的开关电源Tl (市购元件)的输入端通过导线与撰述的电源连接，所述的电源Tl将220V交流电置换为15V的直流电流后，通过导线与撰述的DC-DC模块的输入端连接，该DC-DC模块通过导线与脉冲形成系统的马克斯电路中的开关驱动器的开关驱动器的输入端和尾切开关的驱动器连接，为上述驱动器提供电源，并进行高压、低压强弱电压之间的隔离，以保障整个系统的安全。所述的开关电源T2为市购元件其输入端通过导线与所述的电源连接，所述的开关电源T2将220V交流电源转换为5V直流电后，分别通过导线与FPGG控制系统中的FPGA模块、单片机模块(或单片机)、报警模块及信号置换系统的两个电/光转换器Jl、J2和两个光/电转换器K1、K2的输入端，用于为所述的FPGA模块、单片机模块(或单片机)、报警模块及上述数个转换器提供电源，电源系统通过上述工作方式为脉冲形成系统、FPGA控制系统和信号转换系统提供安全稳定的电源，保障其正常工作。所述的脉冲形成系统包括充电隔离电阻、马克斯电路、和负载。充电隔离电阻的一端与上述高压直流模块的输出端连接，用于发挥充电的限流和马克斯的高压与充电直流模块电源低压之间的隔离作用，充电隔离电阻的另一端通过导线与马克斯电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全时段高压陡脉冲癌症治疗仪，其特征是：主要包括开关电源、脉冲发生器、尾切开关、带内窥镜的负载电极、示波器、电缆、光纤、电脑及相关配件，所述的负载电极包括含钛铂金电极，所述的开关电源由开关及驱动器构成，所述的开关电源的开关与脉冲发生器的的输入连接，脉冲发生器的输出端通过导线、光纤或电缆与所述的负载连接，所述的脉冲发生器的输出端用电缆、光纤或电缆，与开关器件连接后，与示波器连接后再与负载连接；（1）？所述的脉冲发生器的包括基于FPGA控制的高压纳秒方波脉冲发生器，基于FPGA控制的高压纳秒方波脉冲发生器主要包括电源系统、脉冲形成系统、脉冲测量系统、FPGA控制系统、信号转换系统、电脑或带电脑接口的和单机芯片的单机；（2）所述的电源系统，包括电源、开关及开关驱动器，隔离变压器、高压直流模块、开关电源T1、开关电源T2、DC？DC模块；所述的电源为220V市电，通过导线可电缆通过带驱动器的开关与隔离变压器的原边连接，而隔离变压器的副边通过导线与高压直流模块的输入端连接，用于为高压直流模块提供交流电源；带驱动器的开关一端连接电源，一端连接隔离变压器，该开关的驱动器的控制通过导线或光纤与所述信号转换系统中的光/电转换器K2的输出连接；所述的高压直流模块包括输出最高电压幅值2000V、最大电流幅值为40mA的直流市购模块，高压直流模块的输出端通过导线与脉冲形成系统的充电隔离电阻串联后再与脉冲形成系统的马克斯电路的输入端连接，用于为脉冲形成系统的马克斯电路中的储能电容器组提供充电电源；所述的隔离变压器的原边的接地线与副边的接地线不直接连接，将所述的电源与所述的高压直流模块进行隔离，使它们不同大地连接，大大减少了来自大地的各种干扰信号，提高系统的稳定性；所述的开关电源T1的输入端通过导线与撰述的电源连接，所述的电源T1将220V交流电置换为15V的直流电流后，通过导线与撰述的DC？DC模块的输入端连接，该DC？DC模块通过导线与脉冲形成系统的马克斯电路中的开关驱动器的开关驱动器的输入端和尾切开关的驱动器连接，为上述驱动器提供电源，并进行高压、低压强弱电压之间的隔离，以保障整个系统的安全；所述的开关电源T2为市购元件其输入端通过导线与所述的电源连接，所述的开关电源T2将220V交流电源转换为5V直流电后，分别通过导线与FPGG控制系统中的FPGA模块、单片机模块、报警模块及信号置换系统的两个电/光转换器J1、J2和两个光/电转换器K1、K2的输入端，用于为所述的FPGA模块、单片机模块、报警模块及上述数个转换器提供电源，电源系统通过上述工作方式为脉冲形成系统、FPGA控制系统和信号转换系统提供安全稳定的电源，保障其正常工作；（3）所述的脉冲形成系统包括充电隔离电阻、马克斯电路、和负载；充电隔离电阻的一端与上述高压直流模块的输出端连接，用于发挥充电的限流和马克斯的高压与充电直流模块电源低压之间的隔离作用，充电隔离电阻的另一端通过导线与马克斯电路的第一级电压单元的旁路二极管的正极连接；所述的马克斯电路由4～10个或10个以上的串联在电板母板上的带旁路二级管的电压单元组成，电压单元的数量可以根据需要确定；每个电压单元包括全固态开关、开关驱动器、储能电容器、旁路二极管、二级管；在各电压单元中，旁路二极管的负极通过导线或电缆与全固态开关和电容器的并联点连接，全固态开关的栅极通过导线与开关驱动器的输出端连接；开关驱动器和尾切开关驱动器的输入端通过导线与所述的电源系统的DC？DC模块的输出端连接；电源与隔离变压器之间的开关的驱动器、马克斯电路中的开关驱动器和尾切开关驱动器等驱动器的的控制端、通过导线与所述的信号转换系统中的第二光/电转换器K2连接，在该第二光/电转换器K2的作用下，上述开关和尾切开关开通？关断；储能电容器的另一端与二极管的正极串联后，与全固态开关并联；当全固态开关断开时，旁路二级管和二级管通导，储能电容器组进行并联充电；当全固态开关通导开通时，二极管和旁路二极管反向截止，已经充满到预设电压的储能电容器以串联方式通过尾切开关对负载进行放电，尾切开关对放电脉冲进行切尾；控制电容器对负载放电的脉宽和调节尾切开关，可以得到需要的高压纳秒或皮秒方波，当全固态开关断开时，再充对电容器进行充电，如此反复；当一个或多个全固态开关失效，则旁路二级管和二极管通导而自动旁路该一个或多个电压单元，其余电压单元仍然能正常工作，从而全系统仍然能释放出需要的纳秒、皮秒方波；所述的负载为无感电阻负载，通过导线并联在马克斯电路的输出端，该输出端与负载的连接处通过导线与脉冲测量系...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：张涛，
类型：实用新型
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