【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及肿瘤微创，具体涉及一种脉冲电场及等离子体联合发生装置。
技术介绍
1、肺癌是一种严重的疾病，每年发病率和死亡率都在逐年升高，肺癌根据生长部位可以分为周围型肺癌和中央型肺癌，周围型肺癌多为肺腺癌，中央型肺癌多为肺鳞癌。肺鳞癌表现为靠近肺门的类圆形或不规则团块，容易堵塞气管造成肺叶萎陷，导致患者出现呼吸衰竭或大咯血，全世界每年约40余万人因其致死。相较其他肺癌，中央型肺鳞癌生存期要短30％，因此亟需要新型的治疗技术对肺癌进行有效消融。
2、传统疗法都有一定的局限性，例如放射治疗由于人体长时间暴露在辐射中，有很大几率会诱发心脏病、放射性肺炎等。不可逆电穿孔是一种非热消融肿瘤微创物理治疗方法，其通过将短时高功率能量递送至肿瘤细胞，诱导细胞单元的膜结构崩溃，形成大量穿孔致细胞死亡，形成大量穿孔致细胞死亡。不可逆电穿孔可保留消融区域内的大血管和支气管，避免了肺部热消融后可能出现的支气管胸膜瘘等并发症。但针对肺癌细胞在复杂支气管树状网络中弥散分布，呈气液固三相物质形态相互交错的分布状态，导致肿瘤消融不彻底，且影像学无法观测弥散微病灶。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，包括输入电源模块、隔离变压器、开关电源模块、不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块、等离子体高压电脉冲发生模块、肿瘤消融治疗电极。
2、所述输入电源模块用于生成交流电压。
3、所述隔离变压器用于隔离输入电源模块与开关电源模块。
4、所
5、所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块用于生成诱导肿瘤细胞的细胞膜发生不可逆电穿孔的高压脉冲电场，并作用于肿瘤消融治疗电极。
6、所述等离子体高压电脉冲发生模块用于生成激发等离子体的高压电脉冲，并作用于肿瘤消融治疗电极。
7、所述肿瘤消融治疗电极用于消融肿瘤细胞。
8、进一步，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的电路拓扑如下所示：
9、记直流电源vdc正极所在的一端为a端，负极所在的一端为b端，b端接地。
10、a端连接开关管sc的漏极，开关管sc的源极连接开关管s0-2的漏极，开关管s0-2的源极连接至b端。
11、开关管s0-2的漏极连接电容c1后连接至开关管s0-1的源极，开关管s0-1的漏极连接至b端。
12、电容ct的一端连接开关管st-1的漏极，开关管st-1的源极连接电容ct+1后连接至开关管st-2的漏极，开关管st-2的源极连接至电容ct的另一端，t＝1,2,...,n，n为正整数。
13、开关管st-1的漏极连接电感lt-1后连接至开关管st-2的漏极，开关管st-2的源极连接后电感lt-2连接至开关管st-1的源极。
14、开关管st-1的源极连接至开关管s(t+1)-2的源极，开关管st-2的漏极连接至开关管s(t+1)-1的漏极。
15、电容cn+1的一端连接开关管s(n+1)-1的漏极，开关管s(n+1)-1的源极连接开关管s(n+1)-2的漏极，开关管s(n+1)-2的源极连接至电容cn+1的另一端。
16、开关管s(n+1)-1的源极连接负载rl后连接至b端。
17、所述开关管sc、开关管sj-1、开关管sj-2均采用mosfet开关，且栅极均悬空，j＝0,1,2,...,n+1。
18、进一步，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的工作模式包括充电模式和放电模式。
19、所述放电模式包括正极性输出模式、负极性输出模式、0电压输出模式。
20、进一步，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在充电模式时，开关管sc导通，其余开关管均断开，直流电源vdc输出的电压通过开关管sc、开关管s0-1的反向二极管、电感lt-1、电感lt-2为电容充电。
21、所述电容充电后的电压如下所示：
22、
23、式中，vs为电容并联充电电压值。为电容c2s的电压。为电容c2s-1的电压，s为正整数。
24、进一步，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在正极性输出模式时，开关管sj-1均导通，开关管sc、开关管sj-2均断开，不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块输出正极性脉冲，此时负载rl上的脉冲电压如下所示：
25、
26、式中，vo为负载rl上的脉冲电压。为电容c2s的电压。为电容c2s-1的电压，s为正整数。vs为电容并联充电电压值。n+1为电容的数量。
27、进一步，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在负极性输出模式时，开关管sj-2均导通，开关管sc、开关管sj-1均断开，不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块输出负极性脉冲，此时负载rl上的脉冲电压如下所示：
28、
29、式中，vo为负载rl上的脉冲电压。为电容c2s的电压。为电容c2s-1的电压，s为正整数。vs为电容并联充电电压值。n+1为电容的数量。
30、进一步，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在0电压输出模式时，开关管s0-1、开关管s2s-1、开关管s(2s-1)-2均导通，开关管sc、开关管s0-2、开关管s(2s-1)-1、开关管s2s-2均断开，此时负载rl上的脉冲电压为0，s为正整数。
31、进一步，所述等离子体高压电脉冲发生模块包括高频充电电源、高频隔离变压器、整流模块、储能电容、主开关、负载。
32、所述高频充电电源用于输出高频电压。
33、所述高频隔离变压器用于隔离高频充电电源和整流模块，并将高频电压传输到整流模块。
34、所述整流模块用于将高频电压转为直流电，并给储能电容进行充电。
35、所述储能电容通过控制主开关的通断，在负载上形成高压电脉冲。
36、所述等离子体高压电脉冲发生模块的电路拓扑如下所示：
37、记高频充电电源vhf输出信号的一端为c端，另一端为d端。
38、c端依次串联m个高频隔离变压器的初级线圈后连接至d端，m为正整数。
39、第i个高频隔离变压器的次级线圈接入第i个整流模块，i＝1,2,...,m。
40、第i个整流模块串联第i个储能电容ci-1。
41、记储能电容ci-1一端为ei，另一端为fi，且f1端接地。
42、er端连接主开关sr的漏极，主开关sr的源极连接fr+1端，r＝1,2,...,m-1。
43、em端连接主开关sm的漏极，主开关sm的源极连接负载r后接地。
44、主开关si均采用mosfet开关，且栅极均悬空。
45、进一步，所述等离子体高压电脉冲发生模块的工作模式包括充电阶段、放电阶段。...
【技术保护点】
1.一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，包括输入电源模块、隔离变压器、开关电源模块、不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块、等离子体高压电脉冲发生模块、肿瘤消融治疗电极。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的电路拓扑如下所示：
3.根据权利要求2所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的工作模式包括充电模式和放电模式；
4.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在充电模式时，开关管SC导通，其余开关管均断开，直流电源VDC输出的电压通过开关管SC、开关管S0-1的反向二极管、电感Lt-1、电感Lt-2为电容充电；
5.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在正极性输出模式时，开关管Sj-1均导通，开关管SC、开关管Sj-2均断开，不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块输出正极性
6.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在负极性输出模式时，开关管Sj-2均导通，开关管SC、开关管Sj-1均断开，不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块输出负极性脉冲，此时负载RL上的脉冲电压如下所示：
7.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在0电压输出模式时，开关管S0-1、开关管S2s-1、开关管S(2s-1)-2均导通，开关管SC、开关管S0-2、开关管S(2s-1)-1、开关管S2s-2均断开，此时负载RL上的脉冲电压为0，s为正整数。
8.根据权利要求1所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述等离子体高压电脉冲发生模块包括高频充电电源、高频隔离变压器、整流模块、储能电容、主开关、负载；
9.根据权利要求8所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述等离子体高压电脉冲发生模块的工作模式包括充电阶段、放电阶段；
10.根据权利要求1所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述诱导肿瘤细胞的细胞膜发生不可逆电穿孔的高压脉冲电场的极性可调，幅值范围为-12kV-12kV，频率范围为0.01Hz-10Hz，脉宽范围为100ns-100μs；
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，包括输入电源模块、隔离变压器、开关电源模块、不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块、等离子体高压电脉冲发生模块、肿瘤消融治疗电极。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的电路拓扑如下所示：
3.根据权利要求2所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，所述不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块的工作模式包括充电模式和放电模式；
4.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在充电模式时，开关管sc导通，其余开关管均断开，直流电源vdc输出的电压通过开关管sc、开关管s0-1的反向二极管、电感lt-1、电感lt-2为电容充电；
5.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于，当不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块工作在正极性输出模式时，开关管sj-1均导通，开关管sc、开关管sj-2均断开，不可逆电穿孔高压脉冲电场发生模块输出正极性脉冲，此时负载rl上的脉冲电压如下所示：
6.根据权利要求3所述的一种脉冲电场及等离子体联合发生装置，其特征在于...
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