[发明专利]一种负载自适应纳秒脉冲产生装置

说明书

本发明涉及高压脉冲消融设备制造领域；本发明提供了一种负载自适应纳秒脉冲产生装置，包括电极，脉冲波形发生器；阻抗匹配电路；阻抗检测电路，用于检测两电极间的阻抗；以及，控制装置，与阻抗检测电路信号连接，与所述阻抗匹配电路中的开关电路控制连接，所述控制装置接收所述阻抗检测电路检测到的电极间阻抗值，并根据该电极之间阻抗值的大小控制其中一开关电路通路来选择与阻抗值相匹配的次级绕组；所述控制装置所选择的次级绕组匝数与两电极间的阻抗大小呈正相关。能够为负载匹配阻抗，减少纳秒脉冲波形在负载处的反射和折射，从而减小电压波形产生的畸变。

技术领域

本发明涉及高压脉冲消融设备制造领域，更具体地说是一种负载自适应纳秒脉冲产生装置。

背景技术

近年来，随着生物电磁学技术的不断发展，采用高压纳秒脉电冲治疗肿瘤技术逐渐被接受和认可，该技术是在不可逆电穿孔（IRE）的基础上发展起来的。其治疗原理是在两个正负电极之间产生高压纳秒脉冲，该纳秒脉冲电场作用于细胞内部，如细胞核、线粒体等，具有诱导肿瘤细胞凋亡效应。由于高压纳秒电脉冲治疗技术参数可控、消融边界清晰、不易损伤神经和血管结构，并且无热池效应，具有其他消融手段（如射频、微波等）不具有的一些优势，临床应用前景广阔。

但将高压纳秒电脉冲真正推向医疗临床，需要稳定的脉冲波形，具有良好治疗效果的电脉冲波形参数和窗口阈值要求比较极端。例如，电场强度需要在10KV/cm以上,脉冲前沿需要控制在100ns以内，脉冲宽度和脉冲后沿也需要严格控制在纳秒级，这为设计和制造临床治疗用设备带来不小的困难。

现有产生高压纳秒脉冲技术的主电路基本结构主要包括几种：1、采用高压电容放电技术；2、采用marx放电技术；3、采用高压同轴电缆构成的但传输线和双传输线放电技术；4、采用多级等效电感电容集中参数来模拟同轴电缆的放电技术。这些纳秒脉冲产生电路都遇到一个共同的问题，就是实施治疗是产生的脉冲波形不能随外部负载的变化而发生明显畸变，与预期脉冲波形存在一定差异。

在实际临床中，各种软组织的电阻率是不一样的，例如，皮肤的电阻抗和肝组织的电阻抗差异就比较大，而且在治疗过程中由于细胞本身电穿孔的发生也会导致其电阻率也会发生明显变化。如果采用一般的高纳秒脉冲放电技术的话，脉冲波形的设计往往只针对单一的负载阻抗值，这样就会导致负载阻抗不匹配的情况下在负载上叠加不必要的反射和折射，致使电压波形发生畸变，达不到预期的治疗效果。

因此急需一种负载自适应纳秒脉冲产生装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种负载自适应纳秒脉冲产生装置，能够为负载匹配阻抗，减少纳秒脉冲波形在负载处的反射和折射，从而减小电压波形产生的畸变。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：一种负载自适应纳秒脉冲产生装置，包括，至少两个电极，被配置用于在使用期间将消融脉冲递送至组织；脉冲波形发生器，通过一变压器耦接于电极，用于以向所述电极递送15kv-35kv电压的纳秒脉冲；阻抗匹配电路，包括至少两个串联于变压器二次侧的次级绕组，每一次级绕组的一端均通过一开关电路耦接于同一电极，位于端部的次级绕组的另一端耦接于另一电极；阻抗检测电路，耦接于电极，用于检测两电极间的阻抗；以及，控制装置，与阻抗检测电路信号连接，与所述阻抗匹配电路中的开关电路控制连接，所述控制装置接收所述阻抗检测电路检测到的电极间阻抗值，并根据该电极之间阻抗值的大小控制其中一开关电路通路来选择与阻抗值相匹配的次级绕组；所述控制装置所选择的次级绕组匝数与两电极间的阻抗大小呈正相关。

采用上述技术方案，在高压纳秒电脉冲释放前，先进行直流阻抗的检测，获取负载阻抗值后通过变压器网络进行负载的阻抗变换，选择最合适的绕组匹配脉冲波形发生器的特征阻抗，减小控制纳秒脉冲波形在负载处的反射和折射，通过高压真空继电器控制阻抗检测电路和脉冲波形发生器之间的工作时序（交替工作），达到实时的阻抗匹配。