腫瘤納秒脈沖電療儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備，特別涉及一種腫瘤納秒脈沖電療儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用治療腫瘤的方式有手術(shù)、放療和化療。如果腫瘤局限于原發(fā)部位或者一定區(qū)域，局部治療往往能取得較好的效果，但腫瘤細胞的特點是擴散和轉(zhuǎn)移，一旦發(fā)生轉(zhuǎn)移，僅僅依靠局部治療是不可以的。所以通常會配合放化療。但放化療屬于全身治療，在殺死癌細胞的同時也會將正常細胞殺死，還會產(chǎn)生胃腸功能絮亂、骨髓抑制、脫發(fā)等副作用，降低患者的生存質(zhì)量。與此相比，用電療的方式，誘導(dǎo)細胞凋亡，符合人體正常代謝過程，同時最大成都上減小質(zhì)量過程中產(chǎn)生的副作用，為人類腫瘤治療史開辟了新的紀元！
納秒級脈沖電場通過利用細胞內(nèi)電處理效應(yīng)，達到誘導(dǎo)細胞凋亡、抑制腫瘤組織生長、誘導(dǎo)細胞周期發(fā)生改變的目的，最終使得腫瘤細胞自動消融達到治療的目的。
[0003]人體內(nèi)的細胞注定是要死亡的，而有些死亡是生理性的，有些則是病理性的。死亡的方式有兩種:細胞壞死和細胞凋亡。壞死是細胞受到強烈理化或生物因素作用引起細胞無序變化的死亡過程。表現(xiàn)為細胞脹大，胞膜破裂，細胞內(nèi)容物外溢，核變化較慢，DNA降解不充分，引起局部嚴重的炎癥反應(yīng)。凋亡指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡。它是細胞的一種基本生物學(xué)現(xiàn)象，在多細胞生物去除不需要的或異常的細胞中起著必要的作用。它在生物體的進化、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定以及多個系統(tǒng)的發(fā)育中起著重要的作用。由此可見，細胞凋亡是細胞對環(huán)境的生理性病理性刺激信號，環(huán)境條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死亡過程。在形態(tài)學(xué)上的變化是多階段的，細胞凋亡往往涉及單個細胞，即便是一小部分細胞也是非同步發(fā)生的。首先出現(xiàn)的是細胞體積縮小，連接消失，與周圍的細胞脫離，然后是細胞質(zhì)密度增加，線粒體膜電位消失，通透性改變，釋放細胞色素C到胞漿，核質(zhì)濃縮，核膜核仁破碎，DNA降解成為約180bp-200bp片段；胞膜有小泡狀形成，膜內(nèi)側(cè)磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面，胞膜結(jié)構(gòu)仍然完整，最終可將凋亡細胞遺骸分割包裹為幾個凋亡小體，無內(nèi)容物外溢，因此不引起周圍的炎癥反應(yīng)，凋亡小體可迅速被周圍專職或非專職吞噬細胞吞噬。
[0004]細胞凋亡的途徑主要有兩條:一條是通過細胞外信號激活細胞內(nèi)凋亡酶Caspase，另一條是通過線粒體釋放凋亡酶激活因子激活Caspase。而納秒脈沖電場的作用主要是給細胞外信號刺激，以誘導(dǎo)細胞凋亡程序啟動，同時短時間的電信號刺激又不會引起細胞壞死，避免引起細胞其他不良反應(yīng)，并有效達到抑制腫瘤組織生長，誘導(dǎo)細胞周期發(fā)生改變的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供一種利用電壓脈沖所產(chǎn)生的納秒及時向長度的電場強度，穿透腫瘤細胞處膜，作用與內(nèi)部細胞器，誘導(dǎo)細胞凋亡，從而被吞噬細胞帶出體外的腫瘤納秒脈沖電療儀。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種腫瘤納秒脈沖電療儀，包括電流互感器、單片機和氣體火花開關(guān)，其特征在于單片機與高壓直流電源電路聯(lián)通，高壓直流電源電路與LC諧振電路聯(lián)通，LC諧振電路與氣體火花開關(guān)聯(lián)通；高壓直流電源電路包括NC220V電源與KBU8104整流橋的1、2腳連接，KBU8104整流橋的3腳接電容器C6 —端和絕緣柵型場效應(yīng)管Ql、Q3的I腳，4腳接變壓器Tl的次級Tl-3、T1-5、電阻R25、R29、絕緣柵型場效應(yīng)管Q2、Q4的2腳和電容器C6的另一端及地；變壓器Tl的初級線圈Tl-1兩端接穩(wěn)壓二極管TVS的兩端和電容器C17的一端；變壓器Tl次級線圈T1-4的兩端分別接電阻R26、R27 —端和變壓器T2的2腳，電阻R26、R27的另一端接絕緣柵型場效應(yīng)管Q3的3腳；變壓器次級線圈T1-5另一端接電阻R28 —端，電阻R28、R29另一端接絕緣柵型場效應(yīng)管Q4的3腳；變壓器T2的次級線圈T1-2兩端分別接電阻R22、電阻R23 —端；絕緣柵型場效應(yīng)管Q2的I腳接絕緣柵型場效應(yīng)管Ql的2腳、變壓器T2的I腳和電阻R23的另一端；變壓器T2的3腳接A放大電路UlD中的電阻R17的另一端、電容器Cll、C12、電阻R30和二極管D5的一端；電容器Cll另一端接電阻R30另一端和地；電容器C12另一端接多個二極管D3、D4….Dn、Dn+l的一端；變壓器T2的4腳接電容器C8的一端；電容器C8的另一端接二極管D5、D3和電容器C9的一端；電容器C9的另一端接多個二極管D4、Dn的另一端和電容器ClO的一端；電容器ClO的另一端接二極管Dn+Ι、電阻R31 —端，電阻R31串聯(lián)多個電阻R32~Rn ；電阻Rn的另一端接電阻R33、電容器C7和B放大電路U2D的中心電阻R21 —端；電壓取樣電阻R33和電容器C7的另一端接地；負反饋B的2腳接電壓PID調(diào)節(jié)器U1B1-2的7腳，3腳接可變電阻UR2的3腳；可變電阻UR2的I腳接+1V電源，2腳接地；變壓器Tl的次級線圈T1-2—端接電阻R22—端，另一端接電阻R23—端；絕緣柵型場效應(yīng)管Ql的2腳接絕緣柵型場效應(yīng)管Q2的I腳和變壓器T2的I腳；絕緣柵型場效應(yīng)管Ql的3腳接電阻R22、R23的另一端；絕緣柵型場效應(yīng)管Q2的3腳接電阻K24、R25的另一端；絕緣柵型場效應(yīng)管Q3的3腳接電阻R26、R27的一端；電阻R26、R27的另一端接變壓器Tl的次線級圈T1-4的兩端；絕緣柵型場效應(yīng)管Q4的3腳接電阻R28、R29的一端；電阻R28、R29的另一端接變壓器Tl的次級線圈T1-5的兩端；負反饋A的I腳接A放大電路UlD中的電阻R17一端；2腳接電流PID調(diào)節(jié)電路UlA的I腳，3腳接可變電阻VRl的3腳；可變電阻VRl的I腳接+1V電源，2腳接地；電容器C17另一端和瞬態(tài)抑制管TVS的一端與SG3525芯片電路連接；SG3525芯片電路與過壓保護電路U2E連接；電流PlD調(diào)節(jié)電路UlA與自動裁決電路UlC連接；自動裁決電路UlC與電壓PlD調(diào)節(jié)電路UlB和跟隨器電路UlE連接。
[0007]所述的A放大電路U1D，由TL064運算放大器UlD和電阻R14、R16、R17、R18組成；運算放大器UlD的12腳接電阻R17的一端，13腳接電阻R18和R16的一端，14腳接電阻R14 一端和R16的另一端；電阻R18的另一端接地。
[0008]所述的B放大電路U2D，由TL064運算放大器U2D和電阻R15、R19、R20組成；TL064運算放大器U2D的12腳接電阻R21的另一端，13腳接電阻R19、R20的一端，4腳接電源+UCC, 11腳接電源-VCC，14腳接電阻R15 —端和電阻R20另一端；電阻R19另一端接地。
[0009]所述的電壓PID調(diào)節(jié)電路U1B，由TL064運算放大器U1B、電容器C3、C4和電阻R5?R8組成，TL064運算放大器UlB的7腳接電容器C4 一端和自動裁決電路中的二極管D2的負極，6腳接電阻R5、R7和電容器C3的一端，5腳接電阻R8的一端；電阻R8的另一端接SM32F103單片機的接口 ；電容器C3的另一端接電阻R6的另一端；電阻5另一端與電容器C4另一端連接。
[0010]所述的電流PID調(diào)節(jié)器電路U1A，由TL064運算放大器U1A、電容器Cl、C2和電阻Rl?R4組成，TL064運算放大器UlA的I腳接電容器Cl 一端和自動裁決電路中的二極管Dl的負極，11腳接電源+VCC，4腳接電源-VCC，3腳接電阻Rl、R4和電容器C3的一端，2腳接電阻R2 —端；電阻R2的另一端接SM32F103單片機的接口 ；電容器C2的另一端與電阻
R3另一端連接。
[0011]所述的自動裁決電路U1C，由TL064運算放大器U1C、二極管D1、D2和電阻R9、R10、Rll組成；TL064運算放大器UlC的8腳接電阻RlO —端和SG3525芯片外圍電路中的電阻Rl2的一端，9腳接電阻RlO另一端、電阻Rl I —端、和二極D1、D2的正極，10腳接電阻R9 —端；電阻R9另一端接地；電阻Rll另一端接電源-VCC。
[0012]所述的SG3525芯片外圍電路，由SG3525芯片U2、電阻R12、R13和電容器C5組成；SG3525芯片U2的13、15腳接電源+VCC，9腳接電阻R12另一端，5、7腳接電容器C5的一端，6腳接電阻Rl3 —端，1、2、12腳接地；電阻Rl3另一端接地；電容器C5另一端接地。
[0013]所述的跟隨器電路U1E，由TL064運算放大器U1E、電容器C17、C18和電阻R36、R37組成；TL064運算放大器UlE的I腳接電阻R37和電容器C18的一端，2腳接電容器C18另一端和電阻R36 —端，3腳接自動裁決電路中TL064運算放大器UlC的8腳；電阻R36、R37的另一端與電容器C17 —端相接并與SG3525芯片外圍電路中的電阻R12、TL064運算放大器UlC的8腳相接；電容器C17另一端接地。
[0014]所述的過壓保護電路U2E，由TL064運算放大器U2E、二極管DN+2、電容器C19、C20、C21、電阻R37?R41和可變電阻VR3組成；TL064運算放大器U2E的5腳接電阻R41、R39、R40和電容器C19的一端，6腳接電容器C21和電阻R38 —端，7腳接電容器C20 —端、電阻R41另一端和二極管DN+2的正極；電容器C20另一端接地，電阻R38另一端接可變電阻VR3的3腳；可變電阻VR3的I腳接電源VSS，2腳接電阻R37 —端；電阻R37和電容器C21的另一端相接并接地；電阻R39的另一端接B放大電路U2D中的電阻R21另一端；二極管DN+2的負極接SG3525芯片外圍電路的SG3525RWM芯片U2的9腳。
[0015]所述的LC諧振電路，由高壓直流電源E、電容器C22?C27、電感LI?L6和開關(guān)K組成；高壓直流電源E的正負極之間依次串聯(lián)有電阻R42、電感LI?L6、