[实用新型]一种隔离式方波不可逆电穿孔仪

说明书

技术领域

本实用新型属于电子与医疗器械技术，特别涉及肿瘤不可逆性电穿孔治疗仪器，具体涉及一种隔离式方波不可逆电穿孔仪。

背景技术

电穿孔是在脉冲电场作用下，细胞膜产生微孔的物理过程，细胞膜的电穿孔是一种现象。根据脉冲电场强度、脉出宽度和作用次数的不同，电穿孔分为可逆电穿孔和不可逆电穿孔；可逆电穿孔是在细胞膜应用适当强度和宽度的电场，脉冲电场使磷脂或磷脂蛋白膜上产生暂时、可逆的孔道或通透。当细胞暴露在电场中，在细胞膜上诱发跨膜电压，如果电压超过某一个值时，导致细胞膜的通透性和电导率显著增加，一般要增加几个数量级，在脉冲电场作用过后，孔道自然封闭，细胞会恢复正常状态，由于膜的通透性增加，在其它运输机制下不能穿越细胞膜的分子可以穿越细胞膜；可逆电穿孔使细胞内外分子交换能力显著增加，有利于细胞吸收各种药物、基因物质、蛋白质和其它大分子等。

电脉冲与化疗药物相结合治疗肿瘤，创立了肿瘤的电脉冲化学疗法，此法可比常规化疗效果更好，而副作用更小。当脉冲电场超过细胞可承受的极限时，电场过后，细胞膜不能重新封闭，细胞出现不可恢复的破裂导致细胞死亡，这种现象称作不可逆性电击穿。是否发生不可逆电穿孔，与电脉冲的宽度、脉冲幅度、脉冲次数以及细胞的物理化学特性有关。在过去的电穿孔应用研究中，如基因转染、肿瘤电脉冲化疗等，利用细胞的可逆性电击穿现象，控制不可逆性电击穿现象。将电脉冲引人到肿瘤组织中，使恶性肿瘤细胞发生不可逆性电击穿，这样就破坏了肿瘤的生存条件，达到了杀伤肿瘤细胞的目的。这种不用化疗药物，单独使用强脉冲电场可以导致肿瘤细胞程序性死亡(凋亡)并能有效抑制肿瘤的生长，这种肿瘤治疗方法称为不可逆电穿孔肿瘤消融术。

经过各国学者多年的研究证实，不可逆电穿孔所用脉冲电场强度为 1.5kV/cm，脉冲宽度为100μs时治疗效果最为明显，因此临床用电穿孔仪采用脉冲幅度为3kV，脉冲宽度为100μs的方波脉冲，最大输出电流可达50A，脉冲功率将达到150kW。每次治疗脉冲数为90个，脉冲时间间隔为100～1000ms，一次治疗可创建约2cm×2cm×3cm的消融区，这个脉冲宽度和脉冲功率如果利用脉冲变压直接隔离，设备的重量将变得不可接受，因此，目前大多数采用储能电容直接放电方式，如果在一次脉冲结束时，方波电压的幅度下降5％，则储能电容的容量为33μF。因此放电之前，储能电容器需要储存145J的能量，这相当于体外除颤器放电时释放的能量，这就要求放电电路必须非常可靠，否则，一旦发生故障，储能电容中的能量将全部释放给患者，这将会带来灾难性后果。

实用新型内容

本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题和不足，本实用新型提供了一种隔离式方波不可逆电穿孔仪，本实用新型的不可逆电穿仪输出波形为方波，能减少电穿孔过程中热量的产生，使活细胞产生不可逆性电击穿，可以用于实体肿瘤治疗的在体或离体治疗实验研究，提高了不可逆性电穿孔仪的电气安全性，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种隔离式不可逆电穿孔仪，包括电源变换电路、储能电路、隔离式变换电路、信号控制器、电极、采集输出单元和电源，所述电源的输出端与电源变换电路连接，该电源变换电路依次通过储能电路与隔离式变换电路的信号输入端连接，隔离式变换电路的输出端分别与电极的正极、采集输出单元的输入端连接，该采集输出单元的输出端与隔离式变换电路的调节输入端连接，所述信号控制器分别与电源变换电路的控制输入端、隔离式变换电路的控制输入端连接，所述储能电路的电压输出端还与所述电源变换电路的调节输入端连接。

较佳地，所述电源变换电路包括脉宽调制电路、升压电路、滤波电路和整流电路，所述脉宽调制电路的信号输出端与升压电路的控制端连接，该升压电路的通过滤波电路与所述整流电路的输入端连接，所述电源还分别与所述升压电路、滤波电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与储能电路连接，所述储能电路的输出端通过所述隔离式变换电路与所述电极的正极连接，所述储能电路的输出端还与所述脉宽调制电路的调节输入端连接，所述隔离式变换电路的输出端通过所述采集输出单元的输出端与隔离式变换电路的调节输入端连接。