一种基于反激式电路的便携式电转设备及电转方法技术

本发明专利技术公开一种基于反激式电路的便携式电转设备及电转方法，包括设置在壳体内的蓄电池和电转调节器，电转调节器的输出端连接有电转电极；电转调节器包括：反激式升压调节电路，输入端连接蓄电池，通过变压器进行储能并通过场效应管由反馈电路接收控制器信号进行调节后输出；滤波电路，接入反激式升压调节电路的输出端；极性切换电路，接入滤波电路输出端，且输出至电转输出端；脉冲控制电路，与极性切换电路并列，连接至电转输出端；和控制器，由采样电路采集输出脉冲信号返回给控制器，输出调节信号至反馈电路，向极性切换电路和脉冲控制电路发送控制信号。本发明专利技术提高了便携性，保证输出电压的有效调节，保证输出电压的稳定性，提高电转效率。高电转效率。高电转效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反激式电路的便携式电转设备及电转方法


[0001]本专利技术属于电转设备
，特别是涉及一种基于反激式电路的便携式电转设备及电转方法。

技术介绍

[0002]转染是将非病毒基因递送到受体细胞中的方法，其主要目的是改变宿主基因组以表达或阻断与基因相关的蛋白质的表达。利用此技术，可以将短暂地或者永久地改造目标细胞的蛋白表达功能，赋予其前所未有的新功能。
[0003]电转染(电转)，也叫细胞电穿孔，是利用强大的瞬间电场或瞬间电流，短时提高细胞膜的通透性，从而以类似电泳的方式把外源大分子物质DNA、RNA、siRNA、蛋白质等以及一些小分子导入细胞膜内部进行表达的重要方法。利用电转染可以完成对几乎所有真核细胞的转染，适用于瞬时或稳定表达蛋白质的研究。
[0004]电转仪通常为台式设备，通过交流电供电，输出端分为正负两极，分别为一个4mm直径的香蕉接头插孔。在实际应用中，正负电极分别连接并延伸到含有细胞的悬液中或取下的动物组织器官表面。当输出端产生的电脉冲信号传递到电极时，由于强电场或强电流，电极周围细胞的细胞膜将会在短时间内具有强的通透性，从而允许游离在细胞膜周围液体环境中的质粒、RNA、蛋白质、药物等外源大分子进入细胞内部。
[0005]现有技术的台式电转仪采用Cockcroft
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Walton高压倍压器，连接交流市电作为电源，占用空间尺寸大，需要很高电压——高达几百至数千伏特——才能完成高效率的电转染。另外，由于Cockcroft
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Walton高压倍压器中的电容是串联放电，导致输出高阶倍压的带载能力差，输出很小的功率就可能会导致输出电压的大幅度跌落；并且每次放电后，需要充电的电容数量随着倍压级数增加而增加，导致输出电量不能及时得到补充。因此，在对阻抗较小的细胞进行电转染时，或者所使用的电极间距离非常小时，或者在要求电脉冲间隔时间小的时候，实际输出电压达不到所设置的电压，导致电转效率低。并且无法直接作用在活体上，无法进行穿戴和植入进行原位电转。现有技术的台式电转仪设备较为笨重，操作专业度要求高，因此在进行动物实验或临床实验时需要限制受试者的活动，并且由专业实验人员操作，增加实验开展难度与普及度。特别是，由于电转RNA，siRNA等较为脆弱的小分子，或使用细胞为较为脆弱的细胞时，如神经细胞，干细胞时，需要提供超净环境，使用超净台。目前市售的台式电转仪体积过大，无法安装在一般实验室配备的超净台中。
[0006]目前已有研究证明原位电转染是一种较好的基因治疗方式,通过电辅助直接将DNA，质粒DNA输送至体内组织，以达到基因治疗的目的。已经有大量的基因递送实验证明了以电脉冲作为核酸递送系统的可行性。由于传统的电转仪仅适用于体外电转细胞与组织，体积过大，需要连接插头，且无法同时进行多个脉冲输出，因此在用来进行体内电转染时，需要研究者自制电极以适应不同的电脉冲需求与检测需求。并且传统的电转仪在输出电压较小的情况下非常不稳定，在进行原位转染时存在风险。因此目前并没有适合原位电转的仪器，研究人员也一直苦于无法直接进行快速且有效的原位电转。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于反激式电路的便携式电转设备及电转方法，提高了便携性，能够保证输出电压的有效调节，保证输出电压的稳定性，提高电转效率，可以直接进行穿戴、植入等原位电转。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于反激式电路的便携式电转设备，包括设置在壳体内的蓄电池和电转调节器，所述电转调节器的输出端连接有电转电极；
[0009]所述电转调节器包括：
[0010]反激式升压调节电路，输入端连接蓄电池输出端，通过变压器进行储能并通过场效应管由反馈电路接收控制器信号进行调节后输出；
[0011]滤波电路，接入反激式升压调节电路的输出端；
[0012]极性切换电路，接入滤波电路输出端，且输出至电转输出端；
[0013]脉冲控制电路，与极性切换电路并列，连接至电转输出端；
[0014]和控制器，由采样电路采集输出脉冲信号返回给控制器，控制器接收用户操作指令，输出调节信号至反馈电路；并且还向极性切换电路和脉冲控制电路发送控制信号。
[0015]进一步的是，所述反激式升压调节电路包括输入电容、变压器、场效应管、二极管和输出电容，反激式升压调节电路的输入端设置有输入电容，所述变压器原边连接反激式升压调节电路的输入端和场效应管，所述变压器副边通过二极管连接至所述反激式升压调节电路的输出端，在所述反激式升压调节电路的输出端设置输出电容。
[0016]进一步的是，在所述变压器的副边并列设置多个次级线圈从而并列设置有多个输出端，每个次级线圈上都设置有各自独立的二极管和输出电容，且每个次级线圈相应输出端均连接至给自配置的滤波电路、极性切换电路、脉冲控控制电路构成多个电转输出端。
[0017]进一步的是，所述反馈电路通过PWM信号发生电路调控场效应管。
[0018]进一步的是，在所述PWM信号发生电路后设置有驱动放大器，由PWM信号发生电路和驱动放大器协同产生PWM波是一个周期性的波，以控制场效应管周期性地导通与断开。
[0019]进一步的是，所述控制器通过驱动放大器发送控制信号至极性切换电路和脉冲控制电路。
[0020]进一步的是，在所述控制器上设置有人机交互界面设备，用于获取用户操作指令，以及向用户展示。
[0021]另一方面，基于本专利技术提出的一种基于反激式电路的便携式电转设备的电转方法，包括步骤：
[0022]控制器通过反馈电路控制反激式升压调节电路将蓄电池输出电能调节至电转所需电压等级脉冲；
[0023]将反激式升压调节电路调节后的输出脉冲通过滤波电路进行滤波；
[0024]滤波后的输出脉冲通过极性切换电路切换输出电压的正负极，从而调节输出脉冲极性；
[0025]通过脉冲控制电路来调节脉冲参数；
[0026]最终输出脉冲是由多个直流脉冲组成的脉冲序列，施加到细胞、组织、或器官表面，用于完成电转染；
[0027]同时，采样电路实时采集输出的电压脉冲信号，并反馈到人机交互界面，实时显示实际输出的波形；如果实际输出的电压波形不符合设定要求，控制器通过切换反馈电路和滤波电路，即时调节输出电压，以满足高效率电转染的需求。
[0028]进一步的是，控制器通过反馈电路控制反激式升压调节电路将蓄电池输出电能调节至电转所需电压等级，包括步骤：
[0029]导通反激式升压调节电路的场效应管，蓄电池电流流过变压器的初级线圈N1，变压器将能量以磁场的形式储存到N1；由于初级线圈和次级线圈相位相反，所以当电流流过初级线圈时，二极管处于反向截止状态，没有电流流经次级线圈N2；
[0030]截止反激式升压调节电路的场效应管，二极管导通，N1中存储的能量传送到N2，从而N2对输出电容进行充电；
[0031]当反激式升压调节电路的场效应管的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，包括设置在壳体内的蓄电池和电转调节器，所述电转调节器的输出端连接有电转电极；所述电转调节器包括：反激式升压调节电路，输入端连接蓄电池输出端，通过变压器(12)进行储能并通过场效应管(13)由反馈电路接收控制器信号进行调节后输出；滤波电路，接入反激式升压调节电路的输出端；极性切换电路，接入滤波电路输出端，且输出至电转输出端；脉冲控制电路，与极性切换电路并列，连接至电转输出端；和控制器，由采样电路采集输出脉冲信号返回给控制器，控制器接收用户操作指令，输出调节信号至反馈电路；并且还向极性切换电路和脉冲控制电路发送控制信号。2.根据权利要求1所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，所述反激式升压调节电路包括输入电容(11)、变压器(12)、场效应管(13)、二极管(14)和输出电容(15)，反激式升压调节电路的输入端设置有输入电容(11)，所述变压器(12)原边连接反激式升压调节电路的输入端和场效应管(13)，所述变压器(12)副边通过二极管(14)连接至所述反激式升压调节电路的输出端，在所述反激式升压调节电路的输出端设置输出电容(15)。3.根据权利要求2所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，在所述变压器(12)的副边并列设置多个次级线圈从而并列设置有多个输出端，每个次级线圈上都设置有各自独立的二极管(14)和输出电容(15)，且每个次级线圈相应输出端均连接至给自配置的滤波电路、极性切换电路、脉冲控控制电路构成多个电转输出端。4.根据权利要求1
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3任一所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，所述反馈电路通过PWM信号发生电路调控场效应管(13)。5.根据权利要求4所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，在所述PWM信号发生电路后设置有驱动放大器，由PWM信号发生电路和驱动放大器协同产生PWM波是一个周期性的波，以控制场效应管(13)周期性地导通与断开。6.根据权利要求1所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，所述控制器通过驱动放大器发送控制信号至极性切换电路和脉冲控制电路。7.根据权利要求1所述的一种基于反激式电路的便携式电转设备，其特征在于，在所述控制器上设置有人机交互界面设备，用于获取用户操作指令，以及向用户展示。8.一种基于反激式电路的便携式电转设备的电转方法，其特征在于，基于反激式电路的便携式电转设备包括：反激式升压调节电路，输入端连接蓄电池输出端，通过变压器(12)进行储能并通过场效应管(13)由反馈电路接收控制器信号进行调节后输出；滤波电路，接入反激式升压调节电路的输出端；极性...

【专利技术属性】
技术研发人员：成诗宇，黄军，王韧，李树帅，
申请(专利权)人：柔脉医疗深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：