專利名稱：一種活體組織電穿孔用的波形及波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是活體組織電穿孔用方波形以及新的波形的發(fā)生器，屬于醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域。
把基因、藥物或者其他小分子轉(zhuǎn)移入活體組織在基因治療以及其他各種臨床應(yīng)用中具有重要的意義。
誕生于二十世紀(jì)70年代的電穿孔方法，通過高壓脈沖在細(xì)胞膜上產(chǎn)生微小的孔洞(電穿孔因此得名)，孔洞主要位于電極附近的細(xì)胞表面，這些微孔的開啟使細(xì)胞外界基質(zhì)中的各種成分如DNA、蛋白質(zhì)、藥物可以穿過微孔進(jìn)入細(xì)胞的內(nèi)部。這個效應(yīng)是短暫的，如果電場脈沖的參數(shù)準(zhǔn)確，被電擊的細(xì)胞可以恢復(fù)(孔洞自動封閉)細(xì)胞會繼續(xù)生長并表達(dá)其遺傳物質(zhì)。在80年代，電穿孔技術(shù)的體外應(yīng)用十分普遍，因為發(fā)現(xiàn)這是一個把藥物、遺傳物質(zhì)(如DNA)或其他分子導(dǎo)入細(xì)胞的非常有效方法。為此，研究人員在80年代末開始對活體組織使用電穿孔將分子轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)。
電穿孔法在體外轉(zhuǎn)移DNA進(jìn)入各種類型的細(xì)胞方面已被廣泛使用。體內(nèi)電穿孔法基因轉(zhuǎn)移DNA入小鼠皮膚、雞胚、大鼠肝臟以及鼠黑色素瘤中已初顯成效，在DNA肌內(nèi)注射中電穿孔法能顯著改善基因轉(zhuǎn)染效率。AiharaH等檢測了體內(nèi)IL-5基因通過電穿孔法轉(zhuǎn)移入肌肉的有效性，質(zhì)粒注射入肌肉后電穿孔(一對電極間隔5mm插入DNA注射部位肌肉，以每秒一次的速率給3次電脈沖，每個脈沖50V，時間50ms，然后電極反向給相同的3次脈沖)能增加血清IL-5水平，與僅僅肌肉內(nèi)質(zhì)粒注射相比增加了10倍。
電穿孔對細(xì)胞的作用有兩方面既要用高于某個較低閾限的高壓脈沖在細(xì)胞膜上“打孔”，同時該高壓脈沖又要低于某個較高閾以使對細(xì)胞的損傷減小到能自我修復(fù)。同時還要考慮到細(xì)胞之間對電場敏感和耐受的差異性。由于目前對電穿孔的原理還不清楚，因此對細(xì)胞或組織某一特殊應(yīng)用的方案，通常通過經(jīng)驗性地調(diào)整諸如脈沖幅度、寬度、數(shù)量、脈沖間距離等脈沖參數(shù)來獲得理想結(jié)果。
電穿孔采用的波形主要有兩種指數(shù)衰減脈沖和方波脈沖，還沒有直接的證據(jù)表明哪一種波形更占優(yōu)勢。指數(shù)衰減脈沖是由電容放電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，較為簡單，但可供操作者對脈沖控制的參數(shù)甚少。只能視電容量自然放電而很難做到因不同對象而不同，而方波脈沖發(fā)生器能使操作者對脈沖參數(shù)可視不同要求而有更多的選擇。因此有利于操作者根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整參數(shù)。通常體外細(xì)胞實驗選擇指數(shù)衰減脈沖發(fā)生器，而為了臨床應(yīng)用如基因治療、藥物輸送等目的，需要精確控制脈沖，因此通常選擇方波脈沖發(fā)生器。
然而，方波有兩個關(guān)鍵的變量電場的強(qiáng)度和脈沖寬度，通過改變這兩個參數(shù)，可以使細(xì)胞的損傷減少到最小，同時提高電穿孔的效率。
目前所使用的方法(1)對活體組織的電穿孔只給多次相同寬度和幅度的脈沖(Suzuki et al.FEBS Letters 1988；425436-440)。如

圖1所示，脈沖100有6級，101、103、105為三個相同電壓、相同時間的正脈沖，102、104、106沒有脈沖。(2)給3-4次相同幅度和寬度的脈沖后，手動改變電場方向，再給3-4次同上的脈沖(Mir et al.Proc Natl Acad Sci USA 1999；964262-4267；Aihara et al.Nature Biotechnology 1998；16867-870)。如圖2所示，脈沖200有12級，201、203、205是三個相同電壓幅度、相同時間的正脈沖，207、209、211是三個同正脈沖電壓幅度相同、時間相同而方向相反的負(fù)脈沖，202、204、206、208、210、212沒有脈沖。后一種正、負(fù)脈沖能提高裸DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞的效率。
雖然這些已知的電穿孔方法對某些應(yīng)用是適宜的，但在更多情況下這樣的電場會在細(xì)胞壁上產(chǎn)生永久的孔洞而損傷細(xì)胞，甚至?xí)氐讚p傷細(xì)胞。對活體組織，尤其是在人體上應(yīng)用電穿孔方法進(jìn)行基因治療或其他臨床目的，在維持DNA等物質(zhì)有效轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞的同時，盡可能減少對細(xì)胞、組織的損傷十分重要。所以，顯然采用現(xiàn)有的二種方波對于活體組織的電穿孔不是十分理想的，為提高電穿孔進(jìn)行基因治療、藥物輸送效率，必須構(gòu)思出新的方波形和相應(yīng)的發(fā)生器。
本發(fā)明的目之一在于提供一類新的方波形，活體組織電穿孔用的新的方波形，更有利于DNA等物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞并減少對細(xì)胞的損傷。
本發(fā)明的另一目的是提供一種發(fā)生器，它能有效地產(chǎn)生新的方波形，滿足發(fā)明的第一個目的。
本發(fā)明提供的一類新的方波形之一為雙極電壓波形，其特點是在一個脈沖后緊接一個反向脈沖，經(jīng)過一個時間間隔，再一個脈沖接一個反向脈沖，這種波形更有助于DNA等物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞并減少對細(xì)胞的損傷，如圖3所示，在一個脈沖301后緊接一個反向的脈沖302，經(jīng)過一個時間間隔303，再一個脈沖304接一個反向脈沖305，再一個時間間隔306，以次類推。在本發(fā)明中，脈沖至少有9級(301-309)，301、304、307為正脈沖，302、305、308為負(fù)脈沖，303、306、309沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。
考慮到高壓脈沖在細(xì)胞膜上產(chǎn)生的微孔數(shù)量和大小與第一個脈沖場強(qiáng)最有關(guān)，而以后的脈沖主要起維持微孔以及促使細(xì)胞外DNA等進(jìn)入細(xì)胞的作用，因此后面脈沖的場強(qiáng)，即脈沖電壓幅度，脈沖寬度均應(yīng)逐漸遞減，這樣，既有利于DNA導(dǎo)入細(xì)胞的效率而又能盡可能減少對細(xì)胞的損傷。為此，本發(fā)明提供的一類新的方形波不僅僅只是圖3所示的一種而可以是遞減雙極電壓波形，或者是脈沖幅度遞減波形；或者是脈沖寬度遞減波形；或者是雙脈沖寬度和脈沖幅度同時遞減的波形。這種脈沖寬度和幅度的遞減幅度可以根據(jù)研究人員的經(jīng)驗，依基因治療、藥物輸送效率而加以調(diào)整，圖4是典型的雙極電壓幅度遞減波形，其基本波形如前所述，是指一個脈沖401后緊接一個反向的脈沖402，經(jīng)過一個時間間隔403，再一個脈沖404接一個反向脈沖405，再一個時間間隔406，以次類推。在本發(fā)明中，脈沖至少有9級(401-409)。其中401、404、407為正脈沖，402、405、408為負(fù)脈沖，電壓幅度絕對值依次遞減(401＝402＞404＝405＞407＝408)，403、406、409沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。電壓幅度依次遞減的電壓值可以根據(jù)研究人員的經(jīng)驗調(diào)整。
本發(fā)明提供的新方波可以包含3個或更多正/負(fù)脈沖的脈沖幅度、脈沖寬度以及脈沖之間的時間間隔是相同的一串脈沖；或者3個或更多正/負(fù)脈沖中至少有2個正/負(fù)脈沖的脈沖幅度不相同和/或脈沖寬度不相同和/或時間間隔不相同的一串脈沖。
本發(fā)明提供的雙極電壓或遞減雙極電壓與先前使用的恒電壓波形不同，它可以在細(xì)胞孔洞產(chǎn)生后使用低電壓電場減少細(xì)胞在高電壓場的暴露，可使對細(xì)胞的損傷減到最小。
遺憾的是目前市場上雖有各種類型的電穿孔儀器，但大部分是用于體外各種類型細(xì)胞的電穿孔。由于電極間場強(qiáng)與細(xì)胞直徑成反比，越小的細(xì)胞需要更大的電壓，因此，這些儀器的輸出電壓都較高，至少高于100伏特以上。而僅有的一些可以用于體內(nèi)電穿孔的儀器，例如當(dāng)前使用最廣的是Genetronics公司BTX分公司生產(chǎn)的ElectroSquarePorator T820。這些方波脈沖發(fā)生器有一些可調(diào)的參數(shù)(電壓、脈沖寬度、總脈沖數(shù)以及脈沖頻率)。然而，這些參數(shù)一旦設(shè)置好，一串脈沖中每個脈沖都相同。例如選擇電壓為1000伏特/厘米，脈沖寬度為20ms，脈沖數(shù)為10，脈沖頻率為1Hz，那么一串10個脈沖將固定在1000伏/厘米，20ms。所以目前市場上尚無儀器能產(chǎn)生如上面所述的特殊類型的方波。
本發(fā)明提供了能實現(xiàn)這些雙極電壓波形和遞減雙極電壓波形的方波發(fā)生器，該發(fā)生器專為活體組織電穿孔設(shè)計，能根據(jù)操作者的預(yù)先設(shè)定改變電場方向產(chǎn)生雙極電壓，能預(yù)先設(shè)定一串脈沖中每個脈沖的寬度和幅度，最大輸出電壓±254伏。解決了目前儀器存在的問題只能產(chǎn)生相同寬度和幅度的脈沖，且不能自動轉(zhuǎn)換電場極性，操作時必須在給予幾個脈沖后，再改變方向給予另幾個脈沖，不方便，且影響DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)。
本發(fā)明方波發(fā)生器是以單片機(jī)為核心和相應(yīng)硬件電路以專門應(yīng)用程序所組成的數(shù)字化智能儀器，能使使用者按需要和經(jīng)驗預(yù)先設(shè)定一串方波脈沖中各個脈沖的寬度和幅度，并能根據(jù)使用者的預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)換電場方向，以產(chǎn)生雙極電壓。
如圖5所示，操作鍵盤502和液晶顯示器501兩個部件構(gòu)成人一一機(jī)對話界面。操作鍵盤502由4×4矩陣開關(guān)電路構(gòu)成，有10根信號線與單片機(jī)503 PB端口相連。可以手動復(fù)位。液晶顯示器501采用I2C串行總線顯示模塊與單片機(jī)503相連。表征特殊波形的參數(shù)設(shè)定值，由操作鍵盤502的數(shù)字鍵輸入，用液晶顯示器501顯示，按壓操作鍵盤502相應(yīng)的功能鍵，實現(xiàn)不同功能的操作，如ENTER鍵把波形數(shù)據(jù)存儲到單片機(jī)503的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器中，可供隨時查閱和修改。波形數(shù)據(jù)存儲器504是由I2C總線的E2pROM構(gòu)成的，它可以存儲4組波形數(shù)據(jù)，斷電不會丟失數(shù)據(jù)。從中可以隨意調(diào)出一組波形發(fā)出。單片機(jī)503的PC端口外接R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能505，輸出0-5V的單極性電壓，經(jīng)電壓跟隨器506和高電壓脈沖輸出電路508，接輸出電極509可以進(jìn)行電穿孔。506包括電壓跟隨器和放大器，放大器完成雙極性轉(zhuǎn)換功能，接波形顯示器507，可以模擬顯示所設(shè)定的波形。
電源部分510-512本儀器采用220V交流電源512，經(jīng)穩(wěn)壓電源510模塊，輸出+5V給單片機(jī)503及外圍電路供電，輸出±12V給雙級性輸出模塊506供電；高壓隔離電源發(fā)生器511輸出280V高壓，供高壓電脈沖輸出電路508，從而達(dá)到高壓脈沖輸出。
本發(fā)明提供的方波發(fā)生器的主要參數(shù)如下1、一組波形最多可設(shè)計成15級(附圖3所示301-309為9級)；2、每一級由脈沖寬度和脈沖幅度兩個參數(shù)表征；(1)脈沖寬度L＝0.1～999.9毫秒(2)脈沖幅度P＝±2伏～254伏(幅度增量為2伏)3、波形組數(shù)1～9999組4、可以產(chǎn)生雙極性脈沖，也可以產(chǎn)生單極性脈沖。為滿足特殊需要可以產(chǎn)生不同波形，輸出電極間產(chǎn)生的電壓為0～±254V。
本發(fā)明的方波發(fā)生器的特點是(1)首先按治療的需要，設(shè)計好特定的波形，表征波形的參數(shù)值。由操作鍵盤輸入，用液晶顯示器顯示，存儲到單片機(jī)中，可隨時查閱修改。波形數(shù)據(jù)存儲器，可存儲4組波形數(shù)據(jù)，斷電不會丟失數(shù)據(jù)，可隨意調(diào)出一組波形發(fā)出。(2)方便地按操作鍵盤上啟動鍵O，將所設(shè)計或調(diào)出的波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過D/A變換極性轉(zhuǎn)換電路，由高壓電脈沖輸出電路輸出，同時送到波形顯示器上，可直接觀看到波形的形狀，可修改參數(shù)直到滿意為止。
(3)為保證安全，電源部分采取特殊設(shè)計，雙重隔離和輸出功率限定措施。
該發(fā)生器基本操作過程詳見實施例1下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但決不僅限于此。
圖1是目前電穿孔使用的方波波形之一。
圖2是目前電穿孔使用的方波波形之二。
圖3是本發(fā)明提供的用于活體組織電穿孔的方波波形之一。
圖4是本發(fā)明提供的用于活體組織電穿孔的方波波形之二。
圖5是本發(fā)明提供的產(chǎn)生新的方波的發(fā)生器的主要組成部分框圖。
圖6是圖5中操作鍵盤502示意圖。
圖7是圖5中液晶顯示器501在操作過程中的顯示。
圖中，501-液晶顯示器，502-操作鍵盤，503-單片機(jī)，504-波形數(shù)據(jù)存儲器，505-數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，506-電路實現(xiàn)雙極性輸出功能，507-波形顯示器，508-高壓電脈沖輸電路，509-輸出電極，510-穩(wěn)壓電源，511-高壓隔離電源發(fā)生器，512-220V交流電源，601-ENTER(確認(rèn))，602-DOWN(向下)，603-UP(向上)，604-CLEAR(清除)，605-RESET(復(fù)位)其余數(shù)字及符號即為操作鍵盤上的數(shù)字及符號。
701、702、703、704、705、706均是液晶顯示器501在操作過程中的顯示。701為開機(jī)顯示，
702表示該組波形的級數(shù)，
703表示一串波形的組數(shù)。704、705、706中P為脈沖幅度，L為脈沖寬度，數(shù)字01、02…表示一組波形是級數(shù)的序號。
實施例1使用雙極電壓波形使活性組織電穿孔將一對電板插入大鼠脛骨前肌內(nèi)，在DNA注射部位相距5mm間隙，用本發(fā)明提供的方波發(fā)生器給予電脈沖。
其波形如圖3所示，在一個脈沖301后緊接一個反向的脈沖302，經(jīng)過一個時間間隔303，再一個脈沖304接一個反向脈沖305，再一個時間間隔306，以次類推。在本發(fā)明中，脈沖至少有9級301-309，301、304、307為正脈沖，302、305、308為負(fù)脈沖，303、306、309沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。本發(fā)明的特點是實現(xiàn)雙極電壓，本發(fā)明可以包括3個或更多正/負(fù)脈沖的脈沖幅度、脈沖寬度以及脈沖之間的時間間隔是相同的一串脈沖；或者3個或更多正/負(fù)脈沖中至少有2個正/負(fù)脈沖的脈沖幅度不相同和/或脈沖寬度不相同和/或時間間隔不相同的一串脈沖。
方波發(fā)生器可方便地產(chǎn)生所需的波形，具體操作過程如下(參見附圖5、6、7)。
1、接通電源，液晶顯示器501顯示主菜單701。
2、按操作鍵盤上的“9”鍵，進(jìn)行波形設(shè)計，液晶顯示器顯示菜單702。
(1)702表示波形的級數(shù)，可用鍵盤數(shù)字鍵進(jìn)行修改××××，數(shù)字限定的有效范圍圍為0001～0015。按ENTER鍵601表示確認(rèn)，液晶顯示器顯示下一個菜單703。
(2)703表示波形組數(shù)，可用操作鍵盤上數(shù)字鍵修改××××，數(shù)字限定的有限范圍1～9999。按ENTER鍵601表示確認(rèn)，液晶顯示器顯示下一個菜單704。
(3)704表示第一級脈沖的寬度，可用操作鍵盤上數(shù)字鍵修改××××，數(shù)字限定的有效范圍1～9999。按ENTER鍵601表示確認(rèn)，液晶顯示器顯示下一個菜單705。
(4)705表示第一級脈沖的幅度，可用操作鍵盤上數(shù)字鍵修改××××，數(shù)字限定的有限范圍1000～1254，表示+0～+254伏特；0000～0254，表示-0～－254伏特。按ENTER鍵601表示確認(rèn)，液晶顯示器顯示下一個菜單706。
(5)706表示第二級脈沖的寬度，重復(fù)步驟(3)、(4)的操作方法，可以設(shè)定第二級到第十五級的數(shù)值。
3、按操作鍵盤上DOWN鍵602或UP鍵603，可以向下或向上查閱所設(shè)定的參數(shù)值。
4、按操作鍵盤上CLEAR鍵604，可以清除液晶顯示器末四位顯示值變成0000，然后可按數(shù)字鍵進(jìn)行重新設(shè)定，最后按ENTER鍵601確認(rèn)。
5、按操作鍵盤上#鍵，結(jié)束當(dāng)前操作。返回主菜單。在任何操作過程中，只要按RESET鍵605，儀器立刻復(fù)位到初始上電狀態(tài)，顯示主菜單。
6、在主菜單情況下，分別按操作鍵盤上1、2、3或4鍵，可將當(dāng)前設(shè)計好的波形數(shù)據(jù)，按1、2、3或4編號存儲到波形數(shù)據(jù)存儲器指定位置。
7、在主菜單情況下，分別按操作鍵盤上5、6、7或8鍵，可將所存儲的編號為1、2、3或4的波形數(shù)據(jù)分別調(diào)出。
實施例2使用雙極電壓幅度遞減波形使活性組織電穿孔將一對電板插入大鼠脛骨前肌內(nèi)，在DNA注射部位相距5mm間隙，用本發(fā)明提供的方波發(fā)生器給予電脈沖。
其波形如圖4所示，在一個脈沖401后緊接一個反向的脈沖402，經(jīng)過一個時間間隔403，再一個脈沖404接一個反向脈沖405，再一個時間間隔406，以次類推。在本發(fā)明中，脈沖至少有9級401-409，其中401、404、407為正脈沖，402、405、408為負(fù)脈沖，電壓幅度絕對值依次遞減(401＝402＞404＝405＞407＝408)，403、406、409沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。電壓幅度依次遞減的電壓值可以根據(jù)研究人員的經(jīng)驗調(diào)整，方便地輸入方波發(fā)生器，在鍵盤數(shù)字健上進(jìn)行修改，從而可有效地輸出所需的電壓幅度遞減波形，其操作過程同實施例3使用雙極脈沖寬度遞減波形使活性組織電穿孔根據(jù)圖4所示，401、404、407為正脈沖，402、405、408為負(fù)脈沖，脈沖寬度依次遞減(401＝402＞404＝405＞407＝408)，403、406、409沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。脈沖寬度依次遞減的值可以根據(jù)研究人員的經(jīng)驗調(diào)整，并可方便地輸入方波發(fā)生器鍵盤數(shù)字健進(jìn)行修改，其余同實施例1。
實施例4使用雙極脈沖寬度和電壓幅度遞減波形對活性組織電穿孔根據(jù)圖4所示，401、404、407為正脈沖，402、405、408為負(fù)脈沖，脈沖寬度和電壓幅度依次遞減(401＝402＞404＝405＞407＝408)，403、406、409沒有脈沖(即脈沖之間的時間間隔)；至少有3個或3個以上的正脈沖和負(fù)脈沖。脈沖寬度和電壓幅度依次遞減的值可以根據(jù)研究人員的經(jīng)驗調(diào)整，其余同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種活體組織電穿孔用的脈沖波形，其特征在于其波形為雙級電壓波形式遞減雙極電壓波形。
2.按權(quán)利要求1所述的波形，其特征在于所述的雙極電壓波形是在一個脈沖后緊接一個反向脈沖，經(jīng)過一個時間間隔，再一個脈沖接一個反向脈沖。
3.按權(quán)利要求1所述的波形，其特征在于所述的遞減雙極電壓波形或者是脈沖幅度遞減波形，或者是脈沖寬度遞減波形，或者是脈沖幅度和寬度同時遞減的波形。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述的波形，其特征在于雙極電壓波形或遞減雙極電壓波形包含3個或更多正/負(fù)脈沖的脈沖幅度、脈沖寬度以及脈沖之間的時間間隔是相同的一串脈沖；或者3個或更多正/負(fù)脈沖中至少有2個正/負(fù)脈沖幅度不相同和/或脈沖寬度不相同和/或時間間隔不相同的一串脈沖。
5.一種按權(quán)利要求1所述的脈沖波形的發(fā)生器，其特征在于(1)以單片機(jī)為核心和相應(yīng)硬件電路以專門應(yīng)用程序所組成的數(shù)字化智能儀器；(2)操作鍵盤(502)和液晶顯示器(501)兩個部件構(gòu)成人一一機(jī)對話界面；a.操作鍵盤(502)由4×4矩陣開關(guān)電路構(gòu)成，有10根信號線與單片機(jī)(503)PB端口相連，可以手動復(fù)位；b.液晶顯示器(501)采用I2C串行總線顯示模塊與單片機(jī)(503)相連；c.表征特殊波形的參數(shù)設(shè)定值，由操作鍵盤(502)的數(shù)字鍵輸入，用液晶顯示器(501)顯示；d.按壓操作鍵盤(502)相應(yīng)的功能鍵，實現(xiàn)不同功能的操作，如ENTER鍵把波形數(shù)據(jù)存儲到單片機(jī)(503)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器中，可供隨時查閱和修改；e.波形數(shù)據(jù)存儲器(504)是由I2C總線的E2pROM構(gòu)成的，它可以存儲4組波形數(shù)據(jù)，斷電不會丟失數(shù)據(jù)。從中可以隨意調(diào)出一組波形發(fā)出；f.單片機(jī)(503)的PC端口外接R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能(505)，輸出0-5V的單極性電壓，經(jīng)電壓跟隨器(506)和高電壓脈沖輸出電路(508)；g.接輸出電極(509)可以進(jìn)行電穿孔；(506)包括電壓跟隨器和放大器，放大器完成雙極性轉(zhuǎn)換功能；h.接波形顯示器(507)，可以模擬顯示所設(shè)定的波形。(3)電源部分采用220V交流電源(512)，經(jīng)穩(wěn)壓電源(510)模塊，輸出+5V給單片機(jī)(503)及外圍電路供電，輸出±12V給雙級性輸出模塊(506)供電；高壓隔離電源發(fā)生器(511)輸出280V高壓，供高壓電脈沖輸出電路(508)，從而達(dá)到高壓脈沖輸出。
6.按權(quán)利要求5所述的方波發(fā)生器，其特征在于(1)、一組波形最多可設(shè)計成15級；(2)、每一級由脈沖寬度和脈沖幅度兩個參數(shù)表征；a.脈沖寬度L＝0.1～999.9毫秒b.脈沖幅度P＝±2伏～254伏，幅度增量為2伏(3)、波形組數(shù)1～9999組(4)、可以產(chǎn)生雙極性脈沖，也可以產(chǎn)生單極性脈沖。為滿足特殊需要可以產(chǎn)生不同波形，輸出電極間產(chǎn)生的電壓為0～±254V。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方波發(fā)生儀器，其特征在于能使使用者預(yù)先設(shè)定一串方波脈沖中各個脈沖的寬度和幅度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方波發(fā)生儀器，其特征在于能根據(jù)使用者的預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)換電場方向，以產(chǎn)生雙極電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及活性組織電穿孔用的波形及波形發(fā)生器,屬于醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域。本發(fā)明的特點是實現(xiàn)雙極電壓,本發(fā)明可以包括:3個或更多正/負(fù)脈沖的脈沖幅度、脈沖寬度以及脈沖之間的時間間隔是相同的一串脈沖;或者3個或更多正/負(fù)脈沖中至少有2個正/負(fù)脈沖的脈沖幅度不相同和/或脈沖寬度不相同和/或時間間隔不相同的一串脈沖。脈沖寬度和幅度,波形數(shù)都可按經(jīng)驗由使用者預(yù)先設(shè)定調(diào)整。本發(fā)明提供的特殊類型方波,在對細(xì)胞進(jìn)行有效電穿孔同時能提高細(xì)胞的生存能力和裸DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)。
文檔編號A61N1/32GK1345610SQ0013170
公開日2002年4月24日 申請日期2000年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月30日
發(fā)明者陳偉杰, 方育滬, 陳圣哲 申請人:杭州泰士生物科技有限公司