專利名稱：基于fpga控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物電磁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，納秒脈沖功率技術(shù)正在越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到高科技研究、高新技術(shù)和民用工業(yè)等研究領(lǐng)域，主要致力于在石油勘探、加速器、準(zhǔn)分子激光器、粒子束、電子束和醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。就民用領(lǐng)域的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而言，納秒脈沖電場(chǎng)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的影響以及其對(duì)生物體的治療作用，已經(jīng)成為生物電磁技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究表明當(dāng)脈寬降低至納秒(ns)級(jí)、電場(chǎng)強(qiáng)度升高到lOkV/cm及以上時(shí)，這種納秒脈沖電場(chǎng)帶來(lái)的是一系列與電穿孔現(xiàn)象截然不同的細(xì)胞響應(yīng)，盡管細(xì)胞膜表面沒(méi)有發(fā)生明顯的電穿孔現(xiàn)象，但細(xì)胞內(nèi)部卻出現(xiàn)了磷脂酰絲氨酸外翻、半胱氨酸蛋白酶(Caspases)活化、鈣離子釋放、DNA和染色體破碎、大量微核產(chǎn)生等一系列的功能性改變，同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生程序性死亡(Programmed death)，也稱之為凋亡(Apoptosis)，這種現(xiàn)象稱之為細(xì)胞內(nèi)處理電效應(yīng) (Intracellular Electromanipulation, IEM)。納秒脈沖電場(chǎng)以其獨(dú)特的細(xì)胞內(nèi)電處理效應(yīng)及其誘導(dǎo)凋亡的重要特征已引起人們極大的關(guān)注，成為生物電磁技術(shù)研究的重要課題?，F(xiàn)有高壓納秒脈沖發(fā)生器，如申請(qǐng)?zhí)枮?00910191957. 8的“便攜式高壓納秒方波脈沖發(fā)生器”，該專利公開(kāi)了一種基于布魯姆萊恩(Blumlein)單形成線集中參數(shù)原理產(chǎn)生脈沖的納秒脈沖發(fā)生器，該裝置主要包括電源系統(tǒng)、高壓直流模塊、低壓電源、脈沖形成系統(tǒng)和脈沖整形及計(jì)數(shù)系統(tǒng)。裝置輸出脈沖幅值最高15kV，脈寬調(diào)節(jié)范圍50niTlUS，上升沿陡度可達(dá)10ns，輸出脈沖重復(fù)頻率0. 2 15Hz可控，輸出脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)定。該裝置主要缺點(diǎn)是采用火花氣體開(kāi)關(guān)為主開(kāi)關(guān)，維護(hù)和更換費(fèi)用高，限制了該裝置的使用壽命；輸出脈沖重復(fù)頻率低，不利于納秒脈沖電場(chǎng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)電處理效應(yīng)窗口參數(shù)的選擇；輸出脈沖脈寬調(diào)節(jié)需要通過(guò)手動(dòng)增減或減少網(wǎng)絡(luò)模塊，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖參數(shù)的精確顯示與調(diào)節(jié)，不利于脈沖參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；需要高精度的負(fù)載電阻與之匹配才能輸出方波脈沖，限制了裝置的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有高壓納秒脈沖發(fā)生器的不足之處，提供一種基于FPGA 控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器。本發(fā)明具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、能精確控制輸出納秒方波脈沖的電壓幅值((TlOkv)、脈沖寬度(20(Tl000nS)、脈沖頻率(廣1000Hz)和脈沖個(gè)數(shù)(廣1000個(gè))四項(xiàng)參數(shù)、下降沿陡(30 40ns)的特點(diǎn)。本發(fā)明的原理本發(fā)明基于馬克斯發(fā)生器原理，通過(guò)對(duì)一組電容器并聯(lián)充電，然后由固態(tài)開(kāi)關(guān)器件對(duì)電容器串聯(lián)放電產(chǎn)生的初始脈沖斬波獲得所需高壓納秒方波脈沖。操作人員通過(guò)便攜式計(jì)算機(jī)的脈沖發(fā)生器控制程序用戶界面設(shè)置輸出脈沖幅值、脈沖寬度、脈沖頻率和脈沖個(gè)數(shù)，被FPGA控制系統(tǒng)的單片機(jī)模塊和FPGA模塊運(yùn)算處理后通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)送控制信號(hào)給脈沖形成系統(tǒng)和高壓直流模塊。高壓直流模塊按照操作人員設(shè)定的輸出脈沖幅值通過(guò)限流電阻為脈沖形成系統(tǒng)中的馬克斯電路供電，電容器組進(jìn)行并聯(lián)充電， 充電完成后電容器組通過(guò)串聯(lián)放電形成倍壓釋放到負(fù)載上。固態(tài)開(kāi)關(guān)器件按照操作人員設(shè)定的脈沖寬度、脈沖頻率和脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作從而控制輸出脈沖的寬度、頻率和脈沖個(gè)數(shù)。脈沖測(cè)量系統(tǒng)中的分壓器測(cè)量得到的輸出脈沖電壓通過(guò)處理電路處理后發(fā)送給FPGA 控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)充電電壓，這樣可以使裝置輸出恒定的預(yù)設(shè)幅值的高壓納秒方波脈沖； 電流傳感器測(cè)量得到的輸出脈沖電流信號(hào)通過(guò)處理電路處理后發(fā)送給FPGA控制系統(tǒng)，當(dāng)超過(guò)整定電流信號(hào)時(shí)，由FPGA控制系統(tǒng)進(jìn)行延時(shí)判斷鎖定控制信號(hào)，關(guān)斷脈沖形成系統(tǒng)中的固態(tài)開(kāi)關(guān)器件工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，主要包括電源系統(tǒng)、脈沖形成系統(tǒng)、脈沖測(cè)量系統(tǒng)、FPGA控制系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和便攜式計(jì)算機(jī)。所述的電源系統(tǒng)，包括電源、隔離變壓器(電壓、頻率變比均為1:1)、高壓直流模塊、開(kāi)關(guān)電源Tl、開(kāi)關(guān)電源T2、DC-DC模塊。所述的電源為220V市電，通過(guò)導(dǎo)線與隔離變壓器的原邊連接，隔離變壓器的副邊通過(guò)導(dǎo)線與高壓直流模塊的輸入端連接，用以為高壓直流模塊提供交流電源。所述的高壓直流模塊為輸出最高電壓幅值2000V、最大電流幅值40mA 直流電的市購(gòu)模塊，所述的高壓直流模塊的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)的充電隔離電阻串聯(lián)后再與脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路的輸入端連接，用以為脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路中的儲(chǔ)能電容器組提供充電電源。所述的隔離變壓器的原邊的接地線與副邊的接地線不直接連接，將所述的電源與所述的高壓直流模塊進(jìn)行隔離，使它們不同大地連接，大大減少了來(lái)自于大地的各種干擾信號(hào)，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。所述的開(kāi)關(guān)電源Tl (市購(gòu)元件) 的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源Tl將220V交流電轉(zhuǎn)換為15V的直流電后，通過(guò)導(dǎo)線與所述的DC-DC模塊的輸入端連接，所述的DC-DC模塊(市購(gòu)元件)將 15V直流電轉(zhuǎn)換為15V直流電后通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路中的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接，用以為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器提供電源，同時(shí)起到強(qiáng)、弱電之間的電壓隔離作用。所述的開(kāi)關(guān)電源T2 (市購(gòu)元件)的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源T2將220V 交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電后，分別通過(guò)導(dǎo)線分別與FPGA控制系統(tǒng)中的FPGA模塊、單片機(jī)模塊和報(bào)警模塊及信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的兩個(gè)電/光轉(zhuǎn)換器Jl、J2和兩個(gè)光/電轉(zhuǎn)換器ΚΙ、K2的輸入端連接，用以為所述的FPGA控制系統(tǒng)中的FPGA模塊、單片機(jī)模塊和報(bào)警模塊以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的所述四個(gè)轉(zhuǎn)換器提供電源。所述的電源系統(tǒng)為本發(fā)明的所述的脈沖形成系統(tǒng)、所述的FPGA控制系統(tǒng)和所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定的電源，保障其正常工作。所述的脈沖形成系統(tǒng)，包括充電隔離電阻、馬克斯電路和負(fù)載。所述的充電隔離電阻的一端通過(guò)導(dǎo)線與前述電源系統(tǒng)的高壓直流模塊的輸出端連接，用以起到充電的限流和馬克斯電路的高壓與充電直流模塊電源電壓隔離的作用。所述的充電隔離電阻的另一端通過(guò)導(dǎo)線與馬克斯電路的第一級(jí)電壓?jiǎn)卧呐月范O管的正極連接。所述的馬克斯電路由 rio級(jí)串聯(lián)在母板上的帶旁路二極管的電壓?jiǎn)卧M成，用以形成高壓納秒方波脈沖。每級(jí)電壓?jiǎn)卧扇虘B(tài)開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器、儲(chǔ)能電容器、旁路二極管和二極管組成。在每級(jí)所述的電壓?jiǎn)卧信月范O管的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與全固態(tài)開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能電容器的并聯(lián)點(diǎn)連接，全固態(tài)開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源系統(tǒng)的DC-DC模塊的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端通過(guò)導(dǎo)線與所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第二光/電轉(zhuǎn)換器K2連接，在所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第二光/電轉(zhuǎn)換器K2的作用下，在馬克斯電路中的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使全固態(tài)開(kāi)關(guān)開(kāi)通/關(guān)斷；儲(chǔ)能電容器的另一端與二極管的正極串聯(lián)后，再與全固態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)。當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)， 旁路二極管和二極管導(dǎo)通形成儲(chǔ)能電容器的充電電流通路，儲(chǔ)能電容器以并聯(lián)方式進(jìn)行充電；當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)，旁路二極管和二極管反向截止，已經(jīng)充滿至預(yù)設(shè)電壓的儲(chǔ)能電容器以串聯(lián)方式對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，控制儲(chǔ)能電容器對(duì)負(fù)載放電的脈沖寬度而形成所需的高壓納秒方波脈沖；當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)重新斷開(kāi)時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能電容器再次充電。同時(shí)，當(dāng)某一個(gè)或者多個(gè)全固態(tài)開(kāi)關(guān)失效的情況下，該一個(gè)或者多個(gè)電壓?jiǎn)卧呐月范O管和二極管導(dǎo)通而自動(dòng)旁路該一個(gè)或者多個(gè)電壓?jiǎn)卧溆嚯妷簡(jiǎn)卧阅苷９ぷ?，從而使系統(tǒng)仍然能夠輸出高壓納秒方波脈沖。所述的負(fù)載為無(wú)感電阻負(fù)載，通過(guò)導(dǎo)線并聯(lián)在馬克斯電路的輸出端，從而構(gòu)成馬克斯電路的放電回路，作為治療腫瘤的輸出高壓納秒方波脈沖端。在馬克斯電路的輸出端與所述負(fù)載的連接處通過(guò)導(dǎo)線與脈沖測(cè)量系統(tǒng)連接。所述的脈沖測(cè)量系統(tǒng)，包括分壓器、電流傳感器和處理電路。所述的分壓器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)的輸出端連接，所述分壓器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，用于監(jiān)測(cè)所述的脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)。所述的電流傳感器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)的輸出端連接，所述電流傳感器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，用于監(jiān)測(cè)所述的脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)。所述處理電路的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA控制系統(tǒng)的FPGA模塊的輸入端連接。通過(guò)FPGA控制系統(tǒng)運(yùn)算處理后檢測(cè)出所述馬克斯電路對(duì)所述負(fù)載的放電狀態(tài)信息。所述的FPGA控制系統(tǒng)，包括市購(gòu)的FPGA模塊和同步觸發(fā)模塊及單片機(jī)模塊以及報(bào)警模塊。所述的FPGA模塊接收從所述測(cè)量系統(tǒng)的處理電路傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)的所述脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路輸出的高壓納秒方波脈沖的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，一方面所述的FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的單片機(jī)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。另一方面所述FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的同步觸發(fā)模塊的輸入端連接，所述同步觸發(fā)模塊的輸出端通過(guò)光纖，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第二電/光轉(zhuǎn)換器J2和第二光/電轉(zhuǎn)換器K2，與所述的脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端連接，將所述的同步觸發(fā)模塊發(fā)送給開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的同步觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，避免受到所述的脈沖形成系統(tǒng)的高壓的干擾，確保同步觸發(fā)脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性與同步性。所述的報(bào)警模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA模塊連接，當(dāng)負(fù)載輸出的脈沖電流超過(guò)整定電流時(shí)，由所述的FPGA模塊進(jìn)行延時(shí)判斷后鎖定同步觸發(fā)脈沖信號(hào)，關(guān)斷脈沖形成系統(tǒng)中的全固態(tài)開(kāi)關(guān)工作并通過(guò)所述的報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示操作人員切斷電源，從而確保本發(fā)明脈沖發(fā)生器和操作人員的安全。所述的單片機(jī)模塊通過(guò)光纖，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的第一電/光轉(zhuǎn)換器Jl和第一光/電轉(zhuǎn)換器Kl與所述電源系統(tǒng)的高壓直流模塊的控制端連接，將所述的FPGA控制系統(tǒng)發(fā)出的對(duì)所述的高壓直流模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，避免受到所述的脈沖形成系統(tǒng)的高壓的干擾， 控制所述的高壓直流模塊向所述的儲(chǔ)能電容器組進(jìn)行充電，確保方波脈沖的電壓幅值達(dá)到設(shè)定值。所述的FPGA控制系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)便攜式計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信，發(fā)送高壓直流模塊、馬克斯電路控制信號(hào)，接收所述的脈沖測(cè)量系統(tǒng)得到的測(cè)量信號(hào)，控制整個(gè)發(fā)生器的工作并進(jìn)行突發(fā)事故處理，對(duì)本發(fā)明起到總體控制作用。所述的便攜式計(jì)算機(jī)為市購(gòu)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)存為2GB DDR3，處理器為英特爾酷睿處理器i5-460M，采用Windows 7操作系統(tǒng)，硬盤為320GB，大容量的硬盤和高端的處理器，滿足本發(fā)明對(duì)便攜式計(jì)算機(jī)的要求。所述的便攜式計(jì)算機(jī)通過(guò)串行電纜與所述的FPGA 控制系統(tǒng)的單片機(jī)模塊連接，操作人員通過(guò)控制程序的用戶界面設(shè)置參數(shù)命令發(fā)送給所述的FPGA控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互通信。本發(fā)明的脈沖發(fā)生器輸出的脈沖幅值為(TlOkV、脈沖寬度為20(Tl000nS、脈沖頻率為廣1000Hz，下降沿為3(T40nS，脈沖個(gè)數(shù)為廣1000個(gè)，具體參數(shù)根據(jù)治療腫瘤的需要確定。本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案后，主要具有如下的效果
1、本發(fā)明采用全固態(tài)開(kāi)關(guān)器件，從而使使用壽命更長(zhǎng)、工作頻率更高。馬克斯電路中的電壓?jiǎn)卧捎媚K化設(shè)計(jì)，當(dāng)電路內(nèi)某個(gè)或者某幾個(gè)全固態(tài)開(kāi)關(guān)失效不會(huì)影響脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖，保證對(duì)負(fù)載產(chǎn)生高壓納秒方波脈沖。采用二極管代替電阻器，大大縮小了電路體積，并且降低了整個(gè)電路的損耗。2、本發(fā)明采用FPGA為控制芯片控制觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生，精確控制脈沖參數(shù)和高壓直流電源，并對(duì)本發(fā)明的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障能及時(shí)提示報(bào)警并進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)所述的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器的智能控制，與傳統(tǒng)的采用IC器件的控制方式相比， 具有大大降低電路復(fù)雜程度、處理速度快、編程靈活、集成度高、成本低、使用安全等優(yōu)點(diǎn)。3、本發(fā)明采用光纖作為信號(hào)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、弱電信號(hào)之間的電氣隔離。與常用的采用光耦器件的方式相比，光纖的隔離電壓更高，并且響應(yīng)速度快。光纖的高抗干擾性能大大避免了光信號(hào)在傳輸過(guò)程中受周圍環(huán)境的電磁干擾，確保所述的FPGA控制系統(tǒng)與主電路系統(tǒng)之間的絕緣。同時(shí)，光纖的響應(yīng)速度能夠達(dá)到幾十納秒，滿足精度要求。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，減小了放電回路的雜散電感，采用無(wú)感電阻負(fù)載， 提升了輸出脈沖度陡度，從而能夠提高腫瘤細(xì)胞凋亡率，達(dá)到更好的腫瘤治療效果，便于推廣應(yīng)用。5、本發(fā)明工作可靠，操作安全，故障率低，實(shí)現(xiàn)了輸出脈沖幅值、脈寬、頻率和個(gè)數(shù)的任意調(diào)節(jié)，能夠輸出脈沖幅值((TlOkV)連續(xù)可調(diào)、脈沖寬度(20(Tl000ns)靈活可變、脈沖頻率(廣1000Hz)獨(dú)立可控和脈沖個(gè)數(shù)(廣1000個(gè))可設(shè)定的高壓納秒方波脈沖，本發(fā)明輸出的高壓納秒方波脈沖，將更有利于誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞的電脈沖治療，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡，從而提高腫瘤的治療效果。


圖1為本發(fā)明的原理框圖2為實(shí)施例1的脈沖形成系統(tǒng)的馬克斯電路拓?fù)鋱D； 圖3為實(shí)施例1中的輸出脈沖波形。圖中1電源系統(tǒng)，2脈沖形成系統(tǒng)，3脈沖測(cè)量系統(tǒng)，4 FPGA控制系統(tǒng)，5信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，6便攜式計(jì)算機(jī)，7馬克斯電路，8電壓?jiǎn)卧?，Re充電隔離電阻，CfCS儲(chǔ)能電容器， D1 D16 二極管，S1 S8全固態(tài)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1
如圖廣2所示，一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，主要包括電源系統(tǒng)1、脈沖形成系統(tǒng)2、脈沖測(cè)量系統(tǒng)3、FPGA控制系統(tǒng)4、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5和便攜式計(jì)算機(jī)6。所述的電源系統(tǒng)1，包括電源、隔離變壓器(電壓、頻率變比均為1:1)、高壓直流模塊、開(kāi)關(guān)電源Tl、開(kāi)關(guān)電源T2、DC-DC模塊。所述的電源為220V市電，通過(guò)導(dǎo)線與隔離變壓器的原邊連接，隔離變壓器的副邊通過(guò)導(dǎo)線與高壓直流模塊的輸入端連接，用以為高壓直流模塊提供交流電源。所述的高壓直流模塊為輸出最高電壓幅值2000V、最大電流幅值 40mA直流電的市購(gòu)模塊，所述的高壓直流模塊的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)2的充電隔離電阻Rc串聯(lián)后再與脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7的輸入端連接，用以為脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7中的儲(chǔ)能電容器組CfCS提供充電電源。所述的隔離變壓器的原邊的接地線與副邊的接地線不直接連接，將所述的電源與所述的高壓直流模塊進(jìn)行隔離，使它們不同大地連接，大大減少了來(lái)自于大地的各種干擾信號(hào)，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。所述的開(kāi)關(guān)電源Tl (市購(gòu)元件)的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源Tl將 220V交流電轉(zhuǎn)換為15V的直流電后，通過(guò)導(dǎo)線與所述的DC-DC模塊的輸入端連接，所述的 DC-DC模塊(市購(gòu)元件)將15V直流電轉(zhuǎn)換為15V直流電后通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7中的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接，用以為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器提供電源，同時(shí)起到強(qiáng)、弱電之間的電壓隔離作用。所述的開(kāi)關(guān)電源T2(市購(gòu)元件)的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源Τ2將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電后，分別通過(guò)導(dǎo)線分別與FPGA 控制系統(tǒng)4中的FPGA模塊、單片機(jī)模塊和報(bào)警模塊及信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的兩個(gè)電/光轉(zhuǎn)換器 Jl、J2和兩個(gè)光/電轉(zhuǎn)換器Κ1、Κ2的輸入端連接，用以為所述的FPGA控制系統(tǒng)4中的FPGA 模塊、單片機(jī)模塊和報(bào)警模塊以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的所述四個(gè)轉(zhuǎn)換器提供電源。所述的電源系統(tǒng)1為本發(fā)明的所述的脈沖形成系統(tǒng)2、所述的FPGA控制系統(tǒng)4和所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5提供安全、穩(wěn)定的電源，保障其正常工作。所述的脈沖形成系統(tǒng)2，包括充電隔離電阻R。、馬克斯電路7和負(fù)載。所述的充電隔離電阻Rc的一端通過(guò)導(dǎo)線與前述電源系統(tǒng)1的高壓直流模塊的輸出端連接，用以起到充電的限流和馬克斯電路7的高壓與充電直流模塊電源電壓隔離的作用。所述的充電隔離電阻&的另一端通過(guò)導(dǎo)線與馬克斯電路7的第一級(jí)電壓?jiǎn)卧?的旁路二極管Dl的正極連接。 所述的馬克斯電路7由8級(jí)串聯(lián)在母板上的帶旁路二極管的電壓?jiǎn)卧?組成，用以形成高壓納秒方波脈沖。每級(jí)電壓?jiǎn)卧?由全固態(tài)開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器、儲(chǔ)能電容器、旁路二極管和二極管組成。在每級(jí)所述的電壓?jiǎn)卧?中旁路二極管的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與全固態(tài)開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能電容器的并聯(lián)點(diǎn)連接，全固態(tài)開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源系統(tǒng)1的DC-DC模塊的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端通過(guò)導(dǎo)線與所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的第二光/電轉(zhuǎn)換器Κ2連接，在所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的第二光/電轉(zhuǎn)換器Κ2的作用下，在馬克斯電路7中的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使全固態(tài)開(kāi)關(guān)開(kāi)通/關(guān)斷；儲(chǔ)能電容器的另一端與二極管的正極串聯(lián)后，再與全固態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)。當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)SfSS處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，旁路二極管DfDS和二極管D9 D16導(dǎo)通形成儲(chǔ)能電容器CfCS的充電電流通路，儲(chǔ)能電容器CfCS以并聯(lián)方式進(jìn)行充電；當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)SfSS 處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)，旁路二極管DfDS和二極管D9 D16反向截止，已經(jīng)充滿至預(yù)設(shè)電壓的儲(chǔ)能電容器CfCS以串聯(lián)方式對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，控制儲(chǔ)能電容器CfCS對(duì)負(fù)載放電的脈沖寬度而形成所需的高壓納秒方波脈沖；當(dāng)全固態(tài)開(kāi)關(guān)SfSS重新斷開(kāi)時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能電容器CfCS 再次充電。同時(shí)，當(dāng)某一個(gè)或者多個(gè)全固態(tài)開(kāi)關(guān)失效的情況下，該一個(gè)或者多個(gè)電壓?jiǎn)卧? 的旁路二極管和二極管導(dǎo)通而自動(dòng)旁路該一個(gè)或者多個(gè)電壓?jiǎn)卧?，其余電壓?jiǎn)卧?仍能正常工作，從而使系統(tǒng)仍然能夠輸出高壓納秒方波脈沖。所述的負(fù)載為無(wú)感電阻負(fù)載，通過(guò)導(dǎo)線并聯(lián)在馬克斯電路7的輸出端，從而構(gòu)成馬克斯電路7的放電回路，作為治療腫瘤的輸出高壓納秒方波脈沖端。在馬克斯電路7的輸出端與所述負(fù)載的連接處通過(guò)導(dǎo)線與脈沖測(cè)量系統(tǒng)3連接。所述的脈沖測(cè)量系統(tǒng)3，包括分壓器、電流傳感器和處理電路。所述的分壓器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)2的輸出端連接，所述分壓器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，用于監(jiān)測(cè)所述的脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7產(chǎn)生的脈沖電壓信號(hào)。所述的電流傳感器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)2的輸出端連接，所述電流傳感器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，用于監(jiān)測(cè)所述的脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)。所述處理電路的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA控制系統(tǒng)4的FPGA模塊的輸入端連接。通過(guò)FPGA控制系統(tǒng)4運(yùn)算處理后檢測(cè)出所述馬克斯電路7對(duì)所述負(fù)載的放電狀態(tài)信息。所述的FPGA控制系統(tǒng)4，包括市購(gòu)的FPGA模塊和同步觸發(fā)模塊及單片機(jī)模塊以及報(bào)警模塊。所述的FPGA模塊接收從所述測(cè)量系統(tǒng)3的處理電路傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)的所述脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7輸出的高壓納秒方波脈沖的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，一方面所述的FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的單片機(jī)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。另一方面所述 FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的同步觸發(fā)模塊的輸入端連接，所述同步觸發(fā)模塊的輸出端通過(guò)光纖，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的第二電/光轉(zhuǎn)換器J2和第二光/電轉(zhuǎn)換器K2，與所述的脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端連接，將所述的同步觸發(fā)模塊發(fā)送給開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的同步觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，避免受到所述的脈沖形成系統(tǒng)2的高壓的干擾，確保同步觸發(fā)脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性與同步性。所述的報(bào)警模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA模塊連接，當(dāng)負(fù)載輸出的脈沖電流超過(guò)整定電流時(shí)，由所述的FPGA模塊進(jìn)行延時(shí)判斷后鎖定同步觸發(fā)脈沖信號(hào)，關(guān)斷脈沖形成系統(tǒng)2中的全固態(tài)開(kāi)關(guān)SfSS工作并通過(guò)所述的報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示操作人員切斷電源，從而確保本發(fā)明脈沖發(fā)生器和操作人員的安全。所述的單片機(jī)模塊通過(guò)光纖，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5的第一電/光轉(zhuǎn)換器Jl和第一光/電轉(zhuǎn)換器Kl與所述電源系統(tǒng)1的高壓直流模塊的控制端連接，將所述的FPGA控制系統(tǒng)4發(fā)出的對(duì)所述的高壓直流模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，避免受到所述的脈沖形成系統(tǒng)2的高壓的干擾，控制所述的高壓直流模塊向所述的儲(chǔ)能電容器組進(jìn)行充電，確保方波脈沖的電壓幅值達(dá)到設(shè)定值。所述的FPGA控制系統(tǒng)4的主要功能是通過(guò)便攜式計(jì)算機(jī)6實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信，發(fā)送高壓直流模塊、馬克斯電路7控制信號(hào)，接收所述的脈沖測(cè)量系統(tǒng)3得到的測(cè)量信號(hào)，控制整個(gè)發(fā)生器的工作并進(jìn)行突發(fā)事故處理，對(duì)本發(fā)明起到總體控制作用。
所述的便攜式計(jì)算機(jī)6為市購(gòu)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)存為2GB DDR3，處理器為英特爾酷睿處理器i5-460M，采用Windows 7操作系統(tǒng)，硬盤為320GB，大容量的硬盤和高端的處理器，滿足本發(fā)明對(duì)便攜式計(jì)算機(jī)6的要求。所述的便攜式計(jì)算機(jī)6通過(guò)串行電纜與所述的 FPGA控制系統(tǒng)4的單片機(jī)模塊連接，操作人員通過(guò)控制程序的用戶界面設(shè)置參數(shù)命令發(fā)送給所述的FPGA控制系統(tǒng)4，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互通信。本實(shí)施例1所產(chǎn)生的方波脈沖為單向負(fù)電壓納秒方波脈沖。調(diào)節(jié)方波脈沖通過(guò)控制高壓直流模塊輸出電壓、全固態(tài)開(kāi)關(guān)Sfss每次導(dǎo)通時(shí)間、開(kāi)斷頻率和開(kāi)斷次數(shù)來(lái)完成， 納秒脈沖的電壓幅值在0 8kV可調(diào)、脈沖寬度在20(Tl000nS可調(diào)、脈沖頻率在廣1000Hz可調(diào)、脈沖個(gè)數(shù)在廣1000個(gè)可調(diào)、下降沿3(T40nS。本發(fā)明裝置通過(guò)上述參數(shù)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出方波脈沖能量的精確控制，這些參數(shù)調(diào)節(jié)各自獨(dú)立，互補(bǔ)干擾，并且具有體積小，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。測(cè)試時(shí)，選擇馬克斯電路7電壓?jiǎn)卧獢?shù)為8級(jí)，高壓直流模塊輸出電壓為 lkV，負(fù)載采用200 Ω無(wú)感電阻負(fù)載，采用美國(guó)Tektronix公司DP04054數(shù)字熒光式示波器和P6015A型高壓探頭，對(duì)裝置輸出波形進(jìn)行測(cè)試。本裝置輸出的脈沖波形如圖3所示，脈沖幅值8kV、下降沿35ns、脈沖寬度300ns。實(shí)施例2
一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，同實(shí)施例1，其中脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7由4級(jí)串聯(lián)在母板上的帶旁路二極管的電壓?jiǎn)卧?組成。實(shí)施例3
一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，同實(shí)施例1，其中脈沖形成系統(tǒng)2的馬克斯電路7由10級(jí)串聯(lián)在母板上的帶旁路二極管的電壓?jiǎn)卧?組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果
用本實(shí)施例1的基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，對(duì)人宮頸癌細(xì)胞 HeLa進(jìn)行凋亡誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期貼壁生長(zhǎng)的HeLa細(xì)胞用0. 25%胰酶 (GIBC0公司)消化后離心，用RPMI-1640培養(yǎng)液制成單腫瘤細(xì)胞懸液，并校正腫瘤細(xì)胞濃度至lX106/ml。取2ml腫瘤細(xì)胞懸液盛于鉬金電極細(xì)胞槽，兩鉬金電極之間距離為2mm。發(fā)生器產(chǎn)生納秒脈沖對(duì)腫瘤細(xì)胞液進(jìn)行處理，裝置輸出所有脈沖參數(shù)均為10Hz。脈沖電場(chǎng)處理完后，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)腫瘤細(xì)胞凋亡。按照FITC標(biāo)記Armexin V細(xì)胞凋亡試劑盒(晶美生物公司)的說(shuō)明書操作，收集各組脈沖電場(chǎng)處理后培養(yǎng)4h細(xì)胞各1 X IO6個(gè)，冷卻，PBS洗滌2次后，用250 μ 1的Armexin結(jié)合緩沖液重懸細(xì)胞，取100 μ 1 細(xì)胞懸液于5ml流式管中，加5μ 1的Armexin V FITC和10 μ 1的PI，混勻后室溫避光孵育15min，在反應(yīng)管中加入400μ 1的PBS，立即用流式細(xì)胞儀(FACSCalibur)檢測(cè)。以 Annexin+/PI-判定為早期凋亡，Annexin+/PI+判定為晚期凋亡或壞死，Annexin_/PI+為機(jī)械性損傷的細(xì)胞，Annexin-/PI"為正常細(xì)胞。每組參數(shù)重復(fù)3次。根據(jù)上述方法得到的各組參數(shù)細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，表中凋亡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為每組參數(shù)重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)后得到的平均值士均值誤差(M士SE)。表 1
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權(quán)利要求
1. 一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，主要包括電源系統(tǒng)(1)、脈沖形成系統(tǒng)(2)，其特征在于還包括脈沖測(cè)量系統(tǒng)(3)、FPGA控制系統(tǒng)(4)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (5)和便攜式計(jì)算機(jī)(6)；所述的電源系統(tǒng)(1)，包括電源、隔離變壓器、高壓直流模塊、開(kāi)關(guān)電源Tl、開(kāi)關(guān)電源 T2、DC-DC模塊，所述的電源為220V市電，通過(guò)導(dǎo)線與隔離變壓器的原邊連接，隔離變壓器的副邊通過(guò)導(dǎo)線與高壓直流模塊的輸入端連接，所述的高壓直流模塊的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)(2)的充電隔離電阻Re串聯(lián)后再與脈沖形成系統(tǒng)(2)的馬克斯電路(7)的輸入端連接，所述的隔離變壓器的原邊的接地線與副邊的接地線不直接連接，所述的開(kāi)關(guān)電源Tl的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源Tl將220V交流電轉(zhuǎn)換為15V 的直流電后通過(guò)導(dǎo)線與所述的DC-DC模塊的輸入端連接，所述的DC-DC模塊將15V直流電轉(zhuǎn)換為15V直流電后通過(guò)導(dǎo)線與脈沖形成系統(tǒng)(2)的馬克斯電路(7)中的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接，所述的開(kāi)關(guān)電源T2的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源連接，所述的開(kāi)關(guān)電源T2將 220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電后，分別通過(guò)導(dǎo)線分別與FPGA控制系統(tǒng)(4)中的FPGA模塊、 單片機(jī)模塊和報(bào)警模塊及信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)的兩個(gè)電/光轉(zhuǎn)換器J1、J2和兩個(gè)光/電轉(zhuǎn)換器Kl、K2的輸入端連接；所述的脈沖形成系統(tǒng)(2)，包括充電隔離電阻R。、馬克斯電路(7)和負(fù)載，所述的充電隔離電阻Rc的一端通過(guò)導(dǎo)線與前述電源系統(tǒng)(1)的高壓直流模塊的輸出端連接，所述的充電隔離電阻Re的另一端通過(guò)導(dǎo)線與馬克斯電路(7)的第一級(jí)電壓?jiǎn)卧?8)的旁路二極管 Dl的正極連接，所述的馬克斯電路(7)由Γ10級(jí)串聯(lián)在母板上的帶旁路二極管的電壓?jiǎn)卧?(8)組成，每級(jí)電壓?jiǎn)卧?8)由全固態(tài)開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器、儲(chǔ)能電容器、旁路二極管和二極管組成，在每級(jí)所述的電壓?jiǎn)卧?8)中旁路二極管的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與全固態(tài)開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能電容器的并聯(lián)點(diǎn)連接，全固態(tài)開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的電源系統(tǒng)(1)的DC-DC模塊的輸出端連接，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端通過(guò)導(dǎo)線與所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)的第二光/電轉(zhuǎn)換器Κ2連接，儲(chǔ)能電容器的另一端與二極管的正極串聯(lián)后，再與全固態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述的負(fù)載為無(wú)感電阻負(fù)載，通過(guò)導(dǎo)線并聯(lián)在馬克斯電路(7)的輸出端，在馬克斯電路(7)的輸出端與所述負(fù)載的連接處通過(guò)導(dǎo)線與脈沖測(cè)量系統(tǒng)(3)連接；所述的脈沖測(cè)量系統(tǒng)(3)，包括分壓器、電流傳感器和處理電路，所述的分壓器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)(2)的輸出端連接，所述分壓器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，所述的電流傳感器的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與所述的脈沖形成系統(tǒng)(2)的輸出端連接，所述電流傳感器的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與處理電路的輸入端連接，所述處理電路的輸出端通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA控制系統(tǒng)(4)的FPGA模塊的輸入端連接；所述的FPGA控制系統(tǒng)(4)，包括FPGA模塊和同步觸發(fā)模塊及單片機(jī)模塊以及報(bào)警模塊，所述的FPGA模塊接收從所述測(cè)量系統(tǒng)(3)的處理電路傳輸來(lái)的監(jiān)測(cè)的所述脈沖形成系統(tǒng)(2)的馬克斯電路(7)輸出的高壓納秒方波脈沖的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，一方面所述的FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的單片機(jī)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，另一方面所述FPGA模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的同步觸發(fā)模塊的輸入端連接，所述同步觸發(fā)模塊的輸出端通過(guò)光纖， 經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)的第二電/光轉(zhuǎn)換器J2和第二光/電轉(zhuǎn)換器Κ2，與所述的脈沖形成系統(tǒng)(2)的馬克斯電路(7)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端連接，所述的報(bào)警模塊通過(guò)導(dǎo)線與所述的FPGA模塊連接，所述的單片機(jī)模塊通過(guò)光纖，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)的第一電/光轉(zhuǎn)換器Jl和第一光/電轉(zhuǎn)換器Kl與所述電源系統(tǒng)(1)的高壓直流模塊的控制端連接，將所述的FPGA控制系統(tǒng)(4)發(fā)出的對(duì)所述的高壓直流模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸；所述的便攜式計(jì)算機(jī)(6)通過(guò)串行電纜與所述的FPGA控制系統(tǒng)(4)的單片機(jī)模塊連接，操作人員通過(guò)控制程序的用戶界面設(shè)置參數(shù)命令發(fā)送給所述的FPGA控制系統(tǒng)(4)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互通信。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒脈沖發(fā)生器，其特征在于權(quán)利要求1所述的脈沖發(fā)生器輸出的脈沖幅值為(TlOkV、脈沖寬度為20(Tl000ns、脈沖頻率為廣1000Hz，下降沿為3(T40nS，脈沖個(gè)數(shù)為廣1000個(gè)，具體參數(shù)根據(jù)治療腫瘤的需要確定。
全文摘要
一種基于FPGA控制的全固態(tài)高壓納秒方波脈沖發(fā)生器，屬于生物電磁技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括電源系統(tǒng)、脈沖形成系統(tǒng)、脈沖測(cè)量系統(tǒng)、FPGA控制系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和便攜式計(jì)算機(jī)。本發(fā)明輸出的脈沖幅值為0~10kV、脈沖寬度為200~1000ns、脈沖頻率為1~1000Hz，下降沿為30~40ns，脈沖個(gè)數(shù)為1~1000個(gè)，具體參數(shù)根據(jù)治療腫瘤的需要確定。本發(fā)明具有脈沖參數(shù)(脈沖幅值、寬度、頻率和個(gè)數(shù))智能調(diào)節(jié)，光纖傳輸，參數(shù)精確度高，使用壽命長(zhǎng)，體積小，故障率低，安全性好等特點(diǎn)；本發(fā)明輸出的脈沖頻率高，通過(guò)智能調(diào)節(jié)更有利于快速尋求誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的最佳窗口參數(shù)，從而提高腫瘤治療效果。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于腫瘤的治療中。
文檔編號(hào)A61N1/32GK102441231SQ201110195350
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者姚陳果, 孫才新, 李成祥, 章錫明, 米彥, 董守龍, 郭飛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)