本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械與電子線路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生電路。

背景技術(shù)：

細(xì)胞電穿孔是指在脈沖電場作用下，細(xì)胞膜產(chǎn)生微孔的物理過程。根據(jù)脈沖電場強(qiáng)度、脈沖寬度和作用次數(shù)的不同，電穿孔分為可逆電穿孔和不可逆電穿孔；可逆電穿孔是在細(xì)胞膜應(yīng)用適當(dāng)強(qiáng)度和寬度的電場的條件下，脈沖電場使細(xì)胞膜上產(chǎn)生暫時(shí)、可逆的孔道或通透。在脈沖電場作用過后，孔道自然封閉，細(xì)胞會(huì)恢復(fù)正常狀態(tài)，由于細(xì)胞膜的通透性增加，可以使其它運(yùn)輸機(jī)制下使某些大分子可以穿越細(xì)胞膜。可逆電穿孔使細(xì)胞內(nèi)外分子交換能力顯著增加，有利于細(xì)胞吸收各種藥物、基因物質(zhì)、蛋白質(zhì)和其它大分子等。將電脈沖與化療藥物相結(jié)合治療腫瘤，創(chuàng)立了腫瘤的電脈沖化學(xué)療法，此法可比常規(guī)化療效果更好，而副作用更小。當(dāng)脈沖電場超過細(xì)胞可承受的極限時(shí)，電場過后，細(xì)胞膜不能重新封閉，細(xì)胞出現(xiàn)不可恢復(fù)的破裂導(dǎo)致細(xì)胞死亡，這種現(xiàn)象稱作不可逆性電擊穿。是否發(fā)生不可逆電穿孔，與電脈沖的寬度、脈沖幅度、脈沖次數(shù)以及細(xì)胞的物理化學(xué)特性有關(guān)。在過去的電穿孔應(yīng)用研究中，如基因轉(zhuǎn)染、腫瘤電脈沖化療等，利用細(xì)胞的可逆性電擊穿現(xiàn)象，控制不可逆性電擊穿現(xiàn)象，將電脈沖引人到腫瘤組織中，使惡性腫瘤細(xì)胞發(fā)生不可逆性電擊穿，這樣就破壞了腫瘤的生存條件，達(dá)到了殺傷腫瘤細(xì)胞的目的。這種不用化療藥物，單獨(dú)使用強(qiáng)脈沖電場可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞程序性死亡(凋亡)并能有效抑制腫瘤的生長。這種腫瘤治療方法稱為不可逆電穿孔腫瘤消融術(shù)。

電穿孔過程中所施加的電場強(qiáng)度、頻率、脈沖寬度等波形參數(shù)，直接影響電穿孔的效率和結(jié)果，目前，多采用指數(shù)衰減波和方波兩種，指數(shù)衰減波電穿孔脈沖是利用電容充電后經(jīng)組織細(xì)胞放電產(chǎn)生的波形，該過程將電容中儲(chǔ)存的能量全部放掉，由于電容電壓下降后，其電場強(qiáng)度達(dá)不到電穿孔的閾值，所以這部分能量不起電穿孔作用，而只是產(chǎn)生熱量，但電流控制較為簡單，相比之下，方波電穿孔脈沖發(fā)生器是利用電子開關(guān)控制輸出波形，其效率較高，產(chǎn)生的熱量較少，由于各種波形參數(shù)對(duì)電穿孔的效率影響較大，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題和不足，本實(shí)用新型提供了一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器，本實(shí)用新型能使活細(xì)胞產(chǎn)生可逆性或不可逆性電擊穿，大大減少了電沖擊過程中熱量的產(chǎn)生，提高了電穿孔脈沖的頻率，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器，包括電源變換電路、儲(chǔ)能電路、脈沖輸出電路、信號(hào)控制器、電極和電源，所述電源的輸出端與電源變換電路連接，該電源變換電路依次通過儲(chǔ)能電路、脈沖輸出電路與電極連接，所述信號(hào)控制器與脈沖輸出電路的控制輸入端連接，通過信號(hào)控制器輸出的控制信號(hào)從而控制脈沖輸出電路的脈沖輸出信號(hào)使電極進(jìn)行放電。

優(yōu)選地，所述電源變換電路為一路，或?yàn)閮陕芬陨喜⑿羞B接，所述脈沖輸出電路為一路，或?yàn)閮陕芬陨喜⑿羞B接，通過一路或兩路以上的電源變換電路與一路或兩路以上的儲(chǔ)能電路進(jìn)行連接，所儲(chǔ)能電路與一路或兩路以上的脈沖輸出電路進(jìn)行連接。

優(yōu)選地，所述電源變換電路包括脈寬調(diào)制電路、升壓電路、濾波電路和整流電路，所述脈寬調(diào)制電路的信號(hào)輸出端與升壓電路的控制端連接，該升壓電路的通過濾波電路與所述整流電路的輸入端連接，所述電源還分別與所述升壓電路、濾波電路的輸入端連接，所述整流電路的輸出端與儲(chǔ)能電路連接。

優(yōu)選地，所述脈寬調(diào)制電路包括PWM控制器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、可調(diào)電阻R4、電阻R5、電容C1和電容C2，所述升壓電路包括場效應(yīng)Q1、場效應(yīng)Q2和升壓變壓器T1，所述儲(chǔ)能電路包括電容C3和電容C4，所述整流電路包括二極管D1和二極管D2，所述電阻R1的一端與PWM控制器的振蕩放電輸出端連接，所述電阻R2的一端與PWM控制器的振蕩定時(shí)電阻輸入端連接，電容C1的一端與PWM控制器的振蕩定時(shí)電容輸入端連接，所述電阻R1的另一端、電阻R2的另一端和電容C1的另一端都與地連接，所述電阻R3的一端、可調(diào)電阻R4的一端、可調(diào)電阻R4的中心抽頭都與PWM控制器反相誤差輸入端連接，可調(diào)電阻R4的另一端與地連接，所述PWM控制器的第一互補(bǔ)輸出端與場效應(yīng)管Q1的柵極連接，PWM控制器的第二互補(bǔ)輸出端與場效應(yīng)管Q2的柵極連接，所述場效應(yīng)管Q1的漏極與升壓變壓器T1原邊抽頭的一端連接，該場效應(yīng)管Q1的源極分別與PWM控制器的外部關(guān)斷信號(hào)端、電阻R5的一端、場效應(yīng)管Q2的源極連接，所述電阻R5的另一端與地連接，所述場效應(yīng)管Q2的漏極與升壓變壓器T1原邊抽頭的另一端連接，該升壓變壓器T1的中心抽頭分別與所述電源的輸入端、濾波電路連接，所述升壓變壓器T1副邊抽頭的一端分別與二極管D1的陽極、二極管D2的陰極連接，所述升壓變壓器T1副邊抽頭的另一端分別與電容C3的負(fù)極、電容C4的正極連接，所述電容C3的正極分別與電阻R3的另一端、二極管D1的陰極、脈沖輸出電路的輸入端連接，所述電容C4的負(fù)極與地連接。

優(yōu)選地，所述電源為0～36V的直流電壓，頻率為30～100kHz。

優(yōu)選地，所述PWM控制器輸出的頻率為50kHz的方波脈沖信號(hào)，該P(yáng)WM控制器采用的型號(hào)為SG3525芯片。

優(yōu)選地，所述脈沖輸出電路包括第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器、第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、二極管D3、二極管D4和電容Cn，所述第一功率放大器的漏極、第三功率放大器的漏極與所述儲(chǔ)能電路的輸出端連接，第一功率放大器柵極與第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)輸出端連接，第一功率放大器的源極與二極管D3的陽極連接，所述二極管D3的陰極分別與第二功率放大器的漏極、電極的正極連接，所述電極的負(fù)極與電容的一端連接，第二功率放大器的柵極與第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)輸出端連接，第二功率放大器的源極與地連接，所述電容Cn的另一端與第三功率放大器的源極、二極管D4的陽極連接，第三功率放大器的柵極與第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)輸出端連接，所述二極管D4的陰極與第四功率放大器的漏極連接，所述第四功率放大器的柵極與第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)輸出端連接，所述第四功率放大器的源極與地連接，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的使能端、第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的就緒信號(hào)端、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的使能端、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的就緒信號(hào)端分別與信號(hào)控制器的輸入/輸出控制端連接，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第一輸入端與信號(hào)控制器的第一輸出控制端連接，第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第二輸入端與信號(hào)控制器的第二輸出控制端連接，所述第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第一輸入端與信號(hào)控制器的第三輸出控制端連接，第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器的第二輸入端與信號(hào)控制器的第四輸出控制端連接。

優(yōu)選地，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器采用型號(hào)為Si82390芯片，所述第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器采用碳化硅功率MOSFET管或IGBT功率管，該碳化硅功率MOSFET管或IGBT功率管的擊穿電壓為1200V。

優(yōu)選地，所述碳化硅功率MOSFET管采用的型號(hào)為C2M0080功率管。

綜上所述，本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

(1)、本實(shí)用新型的發(fā)生器輸出波形接近方波，減少電沖擊過程中熱量的產(chǎn)生，而且脈沖參數(shù)可調(diào)節(jié)范圍寬，實(shí)用范圍寬，可根據(jù)具體要求設(shè)定沖擊脈沖電壓幅度、最大脈沖電流、脈沖寬度、脈沖周期和脈沖次數(shù)，可用于在體和離體、可逆和不可逆電穿孔實(shí)驗(yàn)，常用于活細(xì)胞產(chǎn)生可逆性或不可逆性電擊穿、電化學(xué)治療、基因轉(zhuǎn)染、腫瘤治療等的實(shí)驗(yàn)研究。

(2)、本實(shí)用新型采用橋式開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)輸出脈沖的極性轉(zhuǎn)換，通過碳化硅功率MOSFET開關(guān)技術(shù)，縮短開關(guān)的切換時(shí)間，提高了電穿孔脈沖的頻率，同事通過采用電容器并聯(lián)充電、串聯(lián)輸出的方法，降低了對(duì)放電開關(guān)及其附屬電路的耐壓要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本實(shí)用新型的電源變換電路的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3是本實(shí)用新型的電源變換電路的具體工作電路原理圖。

圖4是是本實(shí)用新型的脈沖輸出電路的工作電路原理圖。

圖5是本實(shí)用新型一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器的等效電路原理圖。

圖6是本實(shí)用新型一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器的脈沖輸出波形圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；趯?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見圖1一種細(xì)胞電穿孔的脈沖發(fā)生器，包括電源變換電路1、儲(chǔ)能電路2、脈沖輸出電路3、信號(hào)控制器4、電極5和電源6，所述電源6的輸出端與電源變換電路1連接，該電源變換電路1依次通過儲(chǔ)能電路2、脈沖輸出電路3與電極5連接，所述信號(hào)控制器4與脈沖輸出電路3的控制輸入端連接，通過信號(hào)控制器4輸出的控制信號(hào)從而控制脈沖輸出電路3的脈沖輸出信號(hào)使電極5進(jìn)行放電，所述信號(hào)控制器4采用單片機(jī)芯片進(jìn)行控制，所述電源變換電路1為一路，或?yàn)閮陕芬陨喜⑿羞B接，所述脈沖輸出電路3為一路，或?yàn)閮陕芬陨喜⑿羞B接，通過一路或兩路以上的電源變換電路1與一路或兩路以上的儲(chǔ)能電路2進(jìn)行連接，所述儲(chǔ)能電路2與一路或兩路以上的脈沖輸出電路3進(jìn)行連接，在本實(shí)用新型中，儲(chǔ)能電路2采用多個(gè)電容進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)儲(chǔ)能、放電的工作方式，通過一路或兩路以上的電源變換電路1對(duì)多個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的電容進(jìn)行充電控制，以提高儲(chǔ)能電路3的能量儲(chǔ)能容量，同時(shí)通過一路或兩路以上脈沖輸出電路3對(duì)多個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的電容進(jìn)行充放電控制，以提高輸出的能量脈沖進(jìn)行控制電極5的放電大小。所述電源6輸出0～36V的交流電壓，頻率為30～100kHz，本實(shí)用新型中，所述電源6具體采用24V的交流電壓，頻率為50kHz，電源6通過交流-直流變換后輸出+24V直流電壓，再進(jìn)行整流倍壓完成對(duì)儲(chǔ)能電路2的充放電控制，以確保輸出脈沖的幅度，儲(chǔ)能電路2經(jīng)脈沖輸出電路3為電極5提供高能量脈沖，為了提高脈沖輸出電路3輸出的脈沖幅度、降低輸出電路中的放電開關(guān)的耐壓、提高放電速度，根據(jù)輸出波形參數(shù)的要求，脈沖輸出電路3將儲(chǔ)能電容中存儲(chǔ)的能量經(jīng)電極5釋放給組織細(xì)胞，信號(hào)控制器4為脈沖輸出電路3提供觸發(fā)信號(hào)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，所述電源變換電路1包括脈寬調(diào)制電路100、升壓電路101、濾波電路102和整流電路103，所述脈寬調(diào)制電路100的信號(hào)輸出端與升壓電路101的控制端連接，該升壓電路101的通過濾波電路102與所述整流電路103的輸入端連接，所述電源6還分別與所述升壓電路101、濾波電路102的輸入端連接，所述整流電路103的輸出端與儲(chǔ)能電路2連接；所述脈寬調(diào)制電路100包括PWM控制器IC1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、可調(diào)電阻R4、電阻R5、電容C1和電容C2，所述升壓電路101包括場效應(yīng)Q1、場效應(yīng)Q2和升壓變壓器T1，所述儲(chǔ)能電路2包括電容C3和電容C4，所述整流電路103包括二極管D1和二極管D2，所述電阻R1的一端與PWM控制器IC1的振蕩放電輸出端DIS連接，所述電阻R2的一端與PWM控制器IC1的振蕩定時(shí)電阻輸入端RT連接，電容C1的一端與PWM控制器IC1的振蕩定時(shí)電容輸入端CT連接，所述電阻R1的另一端、電阻R2的另一端和電容C1的另一端都與地連接，所述電阻R3的一端、可調(diào)電阻R4的一端、可調(diào)電阻R4的中心抽頭都與PWM控制器IC1反相誤差輸入端INV連接，可調(diào)電阻R4的另一端與地連接，所述PWM控制器IC1的第一互補(bǔ)輸出端OUTA與場效應(yīng)管Q1的柵極連接，PWM控制器IC1的第二互補(bǔ)輸出端OUTB與場效應(yīng)管Q2的柵極連接，所述場效應(yīng)管Q1的漏極與升壓變壓器T1原邊抽頭的一端連接，該場效應(yīng)管Q1的源極分別與PWM控制器IC1的外部關(guān)斷信號(hào)端SD、電阻R5的一端、場效應(yīng)管Q2的源極連接，所述電阻R5的另一端與地連接，所述場效應(yīng)管Q2的漏極與升壓變壓器T1原邊抽頭的另一端連接，該升壓變壓器T1的中心抽頭分別與所述電源6的輸入端、濾波電路102連接，所述升壓變壓器T1副邊抽頭的一端分別與二極管D1的陽極、二極管D2的陰極連接，所述升壓變壓器T1副邊抽頭的另一端分別與電容C3的負(fù)極、電容C4的正極連接，所述電容C3的正極分別與電阻R3的另一端、二極管D1的陰極、脈沖輸出電路3的輸入端連接，所述電容C4的負(fù)極與地連接，所述PWM控制器IC1輸出的頻率為50kHz的方波脈沖信號(hào)，該P(yáng)WM控制器IC1采用的型號(hào)為SG3525芯片。

在本實(shí)用新型中，如圖3所示，采用所述PWM控制器IC1及其輔助元件電阻R2、電阻R1和電容C1構(gòu)成PWM控制電路進(jìn)行定時(shí)放電調(diào)整，輸出兩路頻率為50kHz的方波脈沖，該脈沖的寬度受到PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器的輸出端E/A OUT(PWM控制器IC1的第九引腳)上的電壓的控制，場效應(yīng)Q1、場效應(yīng)Q2和升壓變壓器T1構(gòu)成推挽式變換電路，將電源6輸出的+24V直流電壓轉(zhuǎn)換成50kHz的方波脈沖施加到升壓變壓器T1的原邊，并在升壓變壓器T1副邊產(chǎn)生幅度為400V、頻率為50kHz的方波脈沖；二極管D1、二極管D2和電容C3、電容C4構(gòu)成倍壓式整流電路，它將升壓變壓器T1副邊的輸出脈沖整流后向電容C3、電容C4充電，電容C3、電容C4組成的串聯(lián)等效電容作為儲(chǔ)能電容器，電阻R3和可調(diào)電阻R4構(gòu)成的分壓電路用于檢測儲(chǔ)能電容器兩端的電壓，并反饋到PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器的反相誤差輸入端INV(第一引腳)，可調(diào)電阻R4即可改變儲(chǔ)能電容的充電值，使PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端INV(第一引腳)保持與5V基準(zhǔn)電壓相等，PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器的同相輸入端NI(第二引腳)與基準(zhǔn)端VREF(第十六引腳)相連；PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器對(duì)其同相輸入端NI(第二引腳)和反相輸入端INV(第一引腳)上的電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)它們之間的電位差來改變PWM控制器IC1內(nèi)部誤差放大器的輸出端E/A OUT(PWM控制器IC1的第九引腳)上的電壓，使整個(gè)電路形成負(fù)反饋，用以穩(wěn)定儲(chǔ)能電容上的電壓，電阻R5為電流檢測電阻，它將場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2的源極電流轉(zhuǎn)換成電壓，并送到PWM控制器IC1的關(guān)斷端SD(第十引腳)，以限制最大充電電流。當(dāng)電阻R5兩端的電壓達(dá)到1V時(shí)，PWM控制器IC1立即將場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2關(guān)斷，直到下一個(gè)工作周期開始。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖4所示，所述脈沖輸出電路3包括第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3、第一功率放大器SAn、第二功率放大器SBn、第三功率放大器SCn、第四功率放大器SDn、二極管D3、二極管D4和電容Cn，所述第一功率放大器SAn的漏極、第三功率放大器SCn的漏極與所述儲(chǔ)能電路2的輸出端連接，第一功率放大器SAn柵極與第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的第一驅(qū)動(dòng)輸出端VOA1連接，第一功率放大器SAn的源極與二極管D3的陽極連接，所述二極管D3的陰極分別與第二功率放大器SBn的漏極、電極5的正極連接，所述電極5的負(fù)極與電容Cn的一端連接，第二功率放大器SBn的柵極與第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的第二驅(qū)動(dòng)輸出端VOB1連接，第二功率放大器SBn的源極與地連接，所述電容Cn的另一端與第三功率放大器SCn的源極、二極管D4的陽極連接，第三功率放大器SCn的柵極與第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的第一驅(qū)動(dòng)輸出端VOA2連接，所述二極管D4的陰極與第四功率放大器SDn的漏極連接，所述第四功率放大器SDn的柵極與第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的第二驅(qū)動(dòng)輸出端VOB2連接，所述第四功率放大器SDn的源極與地連接，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的使能端EN1、第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的就緒信號(hào)端RDY1、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的使能端EN2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的就緒信號(hào)端RDY2分別與信號(hào)控制器4的輸入/輸出控制端I/O連接，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的第一輸入端VIA1與信號(hào)控制器4(IC4)的第一輸出控制端OUTA連接，第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2的第二輸入端VIB1與信號(hào)控制器4的第二輸出控制端OUTB連接，所述第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的第一輸入端VIA2與信號(hào)控制器4的第三輸出控制端OUTC連接，第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的第二輸入端VIB2與信號(hào)控制器4的第四輸出控制端OUTD連接。

結(jié)合圖2和圖3所示，所述PWM控制器IC1按照輸出脈沖的控制指令，PWM控制器IC1的第一互補(bǔ)輸出端OUTA、第二互補(bǔ)輸出端OUTB、第三互補(bǔ)輸出端OUTC、第四互補(bǔ)輸出端OUTD分別輸出高電平或低電平，輸出高電平時(shí)，相應(yīng)的場效應(yīng)Q1、場效應(yīng)Q2導(dǎo)通，輸出低電平時(shí)，場效應(yīng)Q1、場效應(yīng)Q2導(dǎo)通相應(yīng)地截止，信號(hào)微控制器4也可以通過輸入/輸出控制端I/O控制第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的使能端EN1和EN2，輸入/輸出控制端I/O輸出高電平時(shí)，使能端EN1和EN2被啟動(dòng)，第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3工作，使能端EN1和EN2低電平時(shí)，第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3停止工作，此外，為使信號(hào)控制器4(IC4)可以檢測第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的就緒信號(hào)端RDY1、RDY2輸出的就緒信號(hào)RDY以提高控制的可靠性，第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3采用的型號(hào)為數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器Si82390芯片，該驅(qū)動(dòng)器將兩個(gè)隔離驅(qū)動(dòng)器與獨(dú)立輸入控制相結(jié)合，特別適用于驅(qū)動(dòng)支持高達(dá)5kVrms的電源MOSFET和IGBT功率管。它們具有高共模瞬變抑制能力(100kV/μs)、低傳播延遲(30ns)，并減少溫度、老化和部件間變化，輸出UVLO故障檢測和反饋可自動(dòng)關(guān)閉兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因而可具有極高的可靠性，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3還采用三個(gè)獨(dú)立的工作電源供電，一個(gè)是+5V，另外兩個(gè)是+15V，當(dāng)三組電源均已經(jīng)就緒時(shí)，所述第一數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC2、第二數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)器IC3的RDY信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，否則為低電平。所述第一功率放大器SAn、第二功率放大器SBn、第三功率放大器SCn、第四功率放大器SDn采用碳化硅功率MOSFET管或IGBT功率管，所述碳化硅功率MOSFET管采用的型號(hào)為C2M0080功率管，可提供高速切換。該碳化硅功率MOSFET管或IGBT功率管的漏-源擊穿電壓為1200V，開關(guān)的時(shí)間小于0.1μs，導(dǎo)通電阻為80mΩ，脈沖電流高達(dá)80A。電容Cn采用聚丙烯薄膜電容器，具有良好的溫度穩(wěn)定性，保障電容器可靠工作，無感特性，能承受很高的峰峰值電流和高頻有效值電流，二極管D3、二極管D4為碳化硅肖特基二極管，用于防止輸出負(fù)相脈沖時(shí)，電流從開關(guān)管(即所述的第一功率放大器SAn、第二功率放大器SBn、第三功率放大器SCn、第四功率放大器SDn的體內(nèi)的二極管中，電源濾波電容C1_1、電容C1_2、電容C1_3、電容C1_4、電容C1_5和電容C1_6采用鉭電容，用于消除電壓瞬變引起的干擾，因此，本實(shí)用新型可輸出±4kV的雙向方波脈沖，脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間小于1μs，脈沖寬度從2μs～1000μs，連續(xù)可調(diào)，脈沖電流峰值可達(dá)80A。

結(jié)合圖3、圖4和圖5，當(dāng)電源變換電路1為兩路以上并行連接時(shí)，以及所述脈沖輸出電路3為兩路以上并行連接時(shí)，儲(chǔ)能電路2采用多個(gè)電容進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)儲(chǔ)能、放電的工作方式，根據(jù)輸出波形參數(shù)的要求，脈沖輸出電路3將儲(chǔ)能電容中存儲(chǔ)的能量經(jīng)電極5釋放給組織細(xì)胞，信號(hào)控制器4為脈沖輸出電路3提供觸發(fā)信號(hào)。結(jié)合圖5，其中，圖5是圖3和圖4中的電源變換電路1、儲(chǔ)能電路2和脈沖輸出電路3連接后的等效電路，如圖5所示，所述儲(chǔ)能電路2中的電容C3和電容C4等效為電容器Cn0、電容Cn1～電容Cnn構(gòu)成倍壓電容，脈沖輸出電路由開關(guān)SAo，開關(guān)SBo，SCo，開關(guān)SCDo，開關(guān)SA1～開關(guān)SAn，開關(guān)SB1～開關(guān)SBn、開關(guān)SC1～開關(guān)SCn，開關(guān)SD1～開關(guān)SDn構(gòu)成。其中，場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2分別等效為開關(guān)SAo、開關(guān)SBo，以及還等效為開關(guān)SCo、開關(guān)SCDo，第一功率放大器SAn等效為開關(guān)SA1～開關(guān)SAn，第二功率放大器SBn等效為開關(guān)SB1～開關(guān)SBn，第三功率放大器SCn等效為開關(guān)SC1～SCn，第四功率放大器SDn等效為開關(guān)SD1～開關(guān)SDn；由開關(guān)SA1、開關(guān)SB1、開關(guān)SC1、開關(guān)SCD1～開關(guān)SAn、開關(guān)SBn、開關(guān)SCn和開關(guān)SDn連接成n個(gè)橋式電路，根據(jù)充電或放電狀態(tài)將電容器Cn0，Cn1～電容Cnn連接成并聯(lián)或串聯(lián)方式，根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，如圖6所示，輸出正極性或極性脈沖。開關(guān)SAo、開關(guān)SBo和開關(guān)SCo、開關(guān)SCDo分別構(gòu)成兩個(gè)半橋電路，用于選擇輸出脈沖的極性，即正脈沖和負(fù)脈沖交替輸出時(shí)可獲得雙極性輸出脈沖，僅輸出正脈沖，或者僅輸出正脈沖時(shí)，可獲得單極性輸出脈沖，單極性方波是最常用的一種波形，雙極性方波具有對(duì)稱性，可在細(xì)胞膜上產(chǎn)生較為均勻的電穿孔，方波細(xì)胞電穿孔脈沖發(fā)生器可產(chǎn)生單相波、雙相波，可滿足離體和在體電穿孔實(shí)驗(yàn)研究，如圖5所示，其工作過程如下：在充電過程中，開關(guān)SC1～開關(guān)SCn導(dǎo)通，將電容的正極(+)與電源Vi的正極(+)接通，開關(guān)SB1～開關(guān)SBn導(dǎo)通，將電容Cn0的負(fù)極與電源Vi的負(fù)極(-)接通，使電容器Cn1～Cn都充有電源電壓Vi，此時(shí)，開關(guān)SA1～開關(guān)SAn和開關(guān)SD1～開關(guān)SDn截止，開關(guān)SAo、開關(guān)SBo、開關(guān)SCo、開關(guān)SCDo也截止。在放電的過程中，根據(jù)輸出脈沖的極性確定開關(guān)的狀態(tài)，如圖6所示，當(dāng)輸出正極性脈沖時(shí)，開關(guān)SDo導(dǎo)通，將輸出的接地端與電容Cn0的負(fù)極相連，SAo導(dǎo)通將輸出端Vo與電容Cnn的正極接通，開關(guān)SB1～開關(guān)SBn導(dǎo)通，將后一個(gè)電容Cnn的負(fù)極與前一個(gè)電容的正極相連。通過保持其他開關(guān)均處于截至狀態(tài)。因此在輸出端輸出幅度為n倍Vi的正脈沖，當(dāng)輸出負(fù)極性脈沖時(shí)，開關(guān)SCo導(dǎo)通將輸出的接地端與電容Cn0的正極相連，開關(guān)SBo導(dǎo)通將輸出端Vo與電容Cnn的負(fù)極接通，開關(guān)SD1～開關(guān)SDn導(dǎo)通，將后一個(gè)電容的正極與前一個(gè)電容的負(fù)極相連，通過保持其他開關(guān)均處于截至狀態(tài)，因此在輸出端輸出幅度為n倍Vi的負(fù)脈沖，由于開關(guān)構(gòu)成的電橋與電容并聯(lián)，而每個(gè)電容的電壓為Vi，所以開關(guān)管承受的最大電壓為Vi。較低耐壓的功率開關(guān)具有更高的切換速度，而且成本相對(duì)較低。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本使用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。