[发明专利]具有反馈控制的高压模拟电路脉冲发生器

说明书

公开一种亚微秒脉冲电场发生器。所述场发生器包括：控制器，其产生电源控制信号并且产生脉冲发生器控制信号；以及电源，其接收所述电源控制信号并且基于所接收的电源控制信号来产生一个或多个电源电压。所述场发生器还包括脉冲发生器，其接收所述电源电压和所述脉冲发生器控制信号，并且基于所述电源电压并基于所述脉冲发生器控制信号来产生一个或多个脉冲。所述控制器接收表示所述脉冲的特性或结果的值的反馈信号，并且基于所接收的反馈信号来产生所述电源控制信号和所述脉冲发生器控制信号中的至少一个。

相关申请的交叉引用

本专利申请是2016年5月6日提交的标题为“HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUITPULSER WITH FEEDBACK CONTROL”的美国专利申请号15/148,344的延续，并且要求2016年2月29日提交的标题为“HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER”的美国临时专利申请号62/301,477的优先权，所述专利申请通过引用并入本文。

背景技术

1.发明领域

本申请大体涉及电脉冲的技术，包括用于产生电脉冲的电路和系统，包括使用通过相对低压晶体管通过负载放电并用于控制所述放电的蓄能元件。具体地，脉冲技术用于产生供电疗法使用的可变持续时间纳秒脉冲电场(nsPEF)。

2.现有技术描述

肿瘤的手术切除可能导致感染和留下疤痕。此外，如果存在更多的肿瘤，则外科医生应当识别每个癌性肿瘤并单独切除所述癌性肿瘤。这可能是耗时且昂贵的，更不用说对于患者而言是不舒服的。

患者体内的癌性肿瘤可能特别难以移除，更不用说检测和治疗。许多患者的生活由于其体内发现癌症而发生了天翻地覆的改变，有时所述癌症在被检测到之前已经形成了相对较大的肿瘤。

“纳秒脉冲电场”(有时缩写为nsPEF)包括具有在0.1纳秒(ns)与1000纳秒之间的亚微秒脉冲宽度的电场，或如本领域其他方面已经的。它有时被称为亚微秒脉冲电场。NsPEF通常具有高峰值电压，诸如10千伏/厘米(kV/cm)、20kV/cm、至500kV/cm。用nsPEF技术治疗生物细胞通常使用频率范围从0.1/秒(Hz)至10,000Hz的许多周期性脉冲。

已发现NsPEF触发癌性肿瘤中的细胞凋亡。用nsPEF选择性治疗此类肿瘤可以诱导肿瘤细胞内的细胞凋亡，因为其非热性质而不会显著影响周围组织中的正常细胞。

在美国专利号6,326,177(授予Schoenbach等人)中示出并描述了应用于生物细胞的nsPEF的实例，所述专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。

为了治疗肿瘤而使用nsPEF是相对较新的领域。需要一种更好地控制电特性以用于安全且有效地研究和治疗人类受试者的癌症的装置。

发明内容

总体上，公开一种纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器，其包括用于补偿或调整所产生的nsPEF脉冲的一个或多个特性的反馈控制系统。例如，可以响应于测量参数来调整以下中的一个或多个：电源电压、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率、占空比或另一个特性。例如，可以响应于电流、电压、温度或另一个参数中的一个或多个的测量值来调整一个或多个特性。

为了产生用于nsPEF治疗的高压短持续时间脉冲，使用纳秒脉冲电场(nsPEF)发生器。所产生的脉冲至少在一个或多个方面是优选可控的，诸如持续时间、幅度、上升/下降时间、以及对受治疗组织的温度的影响。