便携式高压纳秒方波脉冲发生器

摘要

一种便携式高压纳秒方波脉冲发生器，涉及高压纳秒方波脉冲电场诱导肿瘤细胞凋亡的医疗装置。本发明主要包括电源系统、高压直流模块、低压电源、脉冲形成系统和脉冲整形及计数系统。本发明装置输出脉冲幅值最高15kV，脉宽调节范围50ns～1us，上升沿陡度可达10ns，输出脉冲重复频率0.2～15Hz可控，且装置输出脉冲个数可设定，该装置可多参数(脉冲幅值、脉宽、重复频率、脉冲个数等)大范围、灵活、独立调节，更有利于寻找肿瘤细胞凋亡的最佳窗口参数，促进肿瘤细胞发生凋亡，提高肿瘤治疗效果。同时该装置结构紧凑、轻便、工作可靠、操作简单、便于推广应用，本发明可广泛应用于各种肿瘤的治疗中。

主权项

一种便携式高压纳秒方波脉冲发生器，包括电源系统、高压直流模块、低压电源、脉冲形成系统和脉冲整形及计数系统，电源系统由电源、电源滤波器、保险管、电源开关组成，电源通过导线与电源滤波器的输入端相连接，电源滤波器的输出端通过导线与保险管输入端相连接，保险管输出端通过导线接至电源开关，由电源开关处的输出端用导线分别接至高压直流模块、低压电源和脉冲计数器的电源进线端，其特征在于高压直流源模块为市购模块，其高压输出端通过导线与限流保护电阻(R1)的一端相连接，限流保护电阻为市购高品质电阻，限流保护电阻(R1)另一端经导线至脉冲形成系统的L‑C T形网络，并与T形网络的第一级高压电容高压端相连接，通过调节高压直流模块输出电流可以实现对T形网络充电速度的控制，进而实现装置输出脉冲重复频率可控，低压电源为市购模块，输入220V交流市电，输出+15V直流，通过导线连接至脉冲整形及计数系统电路板电源进线端，脉冲形成系统由L‑C T形网络、自击穿气体火花开关和匹配负载电阻(R2)构成，T形网络是由6～10个数目相同的等值电感L、等值高压电容C组成的T形电路，高压电容C采用共地接线方式均匀分布在一块铜板之上，且高压电容C低压端通过螺钉与铜板紧密连接，电感L两端分别与相邻两级高压电容C的高压端相连接，最后一级电感一端和最后一级高压电容的高压端连接，另一端连至气体开关高压电极(1)接线端，整个T形网络构成一个模块，可根据需要添加或减小模块，从而增加或减小本装置输出脉冲脉宽，最终实现本装置输出脉冲脉宽可变，自击穿气体火花开关由高压电极(1)、低压电极(2)、绝缘外壳(3)、进气阀(4)、出气阀(5)构成，高压电极(1)和低压电极(2)均为铜质电极，并分别分为球头(1‑3、2‑3)、圆柱极身(1‑2、2‑2)、根部圆盘(1‑1、2‑1)三部分，球头(1‑3、2‑3)为半径5mm～15mm的半球，圆柱极身(1‑2、2‑2)为直径10mm～30mm、高度15mm～30mm的圆柱体，根部圆盘(1‑1、2‑1)为直径30mm～50mm、高度5mm～10mm的圆柱体，在高压电极(1)的根部圆盘(1‑1)靠近外边缘处分别对称的开设一个带有螺纹的通孔，并在通孔内安装进、出气阀(4、5)，高压电极(1)位于气体开关上部，低压电极(2)位于气体开关下部，高、低压电极(1、2)的球头(1‑3、2‑3)相对呈对称分布，高、低压电极球头(1‑3、2‑3)间距为1mm～3mm，并形成气体开关放电主间隙，绝缘外壳(3)为圆筒形有机玻璃，内径30mm～50mm，外径40mm～60mm，高、低压电极(1、2)与绝缘外壳(3)通过螺纹紧密连接，通过进、出气阀(4、5)调节气体开关内的密闭气压，即可调节气体开关的击穿电压，进而调节本发明装置输出脉冲幅值，气体开关低压电极的根部圆盘(2‑1)与匹配负载电阻(R2)的一端相连接，匹配负载电阻(R2)为市购高品质无感电阻；脉冲整形及计数系统由电流传感器、RC脉冲整形电路、光电隔离模块、脉宽调制电路和 脉冲计数器组成，电流传感器骨架为圆环形硅钢片叠加而成，圆环外径为25mm～37mm，内径为10mm～17mm，在电流传感器骨架上均匀缠绕100～170匝直径0.5mm～0.65mm的铜质漆包线，匹配负载电阻(R2)的另一端经引线垂直穿过电流传感器中心，并与T形网络的地线端相连，电流传感器线圈的两端分别经导线与积分电阻的两端连接，在积分电阻两端产生的纳秒脉冲信号经二极管输入RC脉冲整形电路，RC脉冲整形电路是由电阻和电容组成的Γ型电路，RC脉冲整形电路输出信号经导线引至光电隔离模块，光电隔壁模块为市购模块，光电隔离模块引出信号至脉宽调制电路，脉宽调制电路为市购模块，其输出信号引线至脉冲计数器，脉冲计数器为市购模块，具有拨码设定功能，配合脉冲计数器内置继电器控制装置电源输入，从而实现本装置脉冲输出个数可控。