上海之信推出高頻納秒可逆與不可逆電穿孔脈沖系統(tǒng)

近日推出的高頻納秒電穿孔脈沖系統(tǒng)，是新一代實驗室用納秒電穿孔腫瘤消融系統(tǒng)。利用線性變壓器原理，能夠產(chǎn)生和釋放納秒級高壓方波脈沖，而不會引起動物肌肉顫振，是當(dāng)前進行動物腫瘤消融實驗的理想選擇�？膳c各種專業(yè)電極及配件結(jié)合使用，已與上海大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院合作成功應(yīng)用于豬、狗等動物腫瘤模型的活體消融實驗。此外，它還可用于基因、藥物和蛋白質(zhì)導(dǎo)入活體體內(nèi)/體外、核移植、胚胎操作、植物原生質(zhì)體以及細菌和酵母等場景。

電穿孔脈沖系統(tǒng)具有極寬的電壓和脈沖持續(xù)時間調(diào)整范圍，脈沖參數(shù)設(shè)置自由度極高，可滿足動物腫瘤消融、電化療、基因電轉(zhuǎn)染和食品工程等應(yīng)用場景的參數(shù)設(shè)定要求。同時，它還配備了專門的軟件，可進行術(shù)前脈沖參數(shù)設(shè)置和治療方案優(yōu)化、術(shù)中脈沖參數(shù)監(jiān)控、故障排除和日志記錄。該型號產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)已處于國內(nèi)外同類產(chǎn)品的領(lǐng)先水平。

支持定制，可替代BTX等進口品牌，主機質(zhì)保3年，上海大學(xué)專業(yè)售后服務(wù)團隊，可為研究者提供技術(shù)支持、實驗方案（protocol）共享服務(wù)，給研究過程提供支持和便利。
定制客戶：
上海大學(xué) 張兵
華中科技大學(xué) 趙俊
廈門大學(xué) 溫曉斐
 

型號	技術(shù)性能指標(biāo)	配置
ZQP-86E	1.脈沖極性：正負脈沖交替 2.脈沖電壓：0～±5kV 3.脈沖電流：≤300A 4.脈沖寬度：100ns～5000ns，可調(diào) 5.正負脈沖間隔：500ns～100us，可調(diào) 6.脈沖串頻率：≤10Hz 7.脈沖串內(nèi)脈沖個數(shù)：≤200個 8.脈沖串內(nèi)脈沖頻率：≤1MHz 9.脈沖頂降：≤5% 10.脈沖邊沿：≤50ns	1.高頻電穿孔脈沖發(fā)生器1臺 2.細胞用電極針一套 3.動物組織用電極針一套

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新型納秒脈沖系統(tǒng),可廣泛用于生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域
電穿孔是一種由脈沖電場觸發(fā)的細胞通透性現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域�？茖W(xué)上對電滲透的高壓和/或高頻脈沖發(fā)生器的需求越來越大。在這篇文章中，研究人員描述了用于電穿孔的納秒脈沖電場(nsPEF)發(fā)電機的基本拓撲，以及在過去二十年中引入的各種內(nèi)部建造的設(shè)備的參數(shù)化能力。研究人員對60多種nsPEF發(fā)生器進行了分類，列出并比較了脈沖形成特征(脈沖形狀、電壓、持續(xù)時間和重復(fù)頻率)，最后討論了電穿孔技術(shù)的發(fā)展趨勢。


相關(guān)論文以題為“Concepts and Capabilities of In-House Built Nanosecond Pulsed Electric Field (nsPEF) Generators for Electroporation: State of Art”發(fā)表在《Applied Sciences》上。

可以看出，大多數(shù)應(yīng)用程序處于微毫秒范圍內(nèi)。事實上，較長但振幅較低的脈沖在幾十年來一直是這一領(lǐng)域的主導(dǎo)，然而，最近幾年聚焦較短(納秒)脈沖的作品數(shù)量顯著增加。其原因在于傳統(tǒng)的微秒范圍方法的局限性，如生物阻抗依賴的場分布、焦耳加熱、肌肉收縮、電擊穿和氧化應(yīng)激。納秒脈沖不能完全解決所有的問題，然而，在許多情況下，負面因素是減少的。然而，為了使發(fā)電機在納秒范圍內(nèi)形成數(shù)十千伏和數(shù)百安培的脈沖，需要先進的脈沖電力電子技術(shù)。因此，這種發(fā)電機的價格和工程復(fù)雜性很高，然而，納秒脈沖電場的應(yīng)用趨勢使其可行(圖2)。 圖3.根據(jù)Clarivate Analytics Web of Science(2020年5月25日)，關(guān)于高頻電穿孔主題的出版物數(shù)量趨勢。


為了治療的最佳效果，許多電穿孔參數(shù)必須調(diào)整，即脈沖振幅和持續(xù)時間、重復(fù)頻率、波形和脈沖數(shù)。因此，在研究PEF的新現(xiàn)象和生物學(xué)效應(yīng)時，電porators的通用性是很重要的。


脈沖形成使用電容放電電路
 

該脈沖發(fā)生器由可變高壓電源V、放電電容器C、開關(guān)SW和可選電阻r組成。直接電容放電拓撲設(shè)計簡單且價格低廉。但是，為了保證矩形波的傳輸和限制脈沖幅值的下降，需要一個高容量(從lv到mF范圍)的電容器組，開關(guān)必須承受全電壓幅值。它限制了在高電壓的情況下可用開關(guān)的選擇。在這種情況下，幾個串聯(lián)開關(guān)必須使用，這導(dǎo)致增加了復(fù)雜的發(fā)電機由于挑戰(zhàn)在開關(guān)同步。


為了克服直接電容放電概念的局限性，可以使用更復(fù)雜的模塊化電路拓撲。它提供了幾個開關(guān)之間的電壓分布，并為輸出脈沖形狀和振幅提供了額外的靈活性。圖5給出了一個簡單的模塊化結(jié)構(gòu)示例。
 

結(jié)論

人們對用于電穿孔的更短、更高強度的脈沖電場越來越感興趣，這導(dǎo)致了對nsPEF電穿孔器的需求不斷增長。針對nsPEF電子轉(zhuǎn)換器的脈沖形成電路的設(shè)計方法多種多樣。傳統(tǒng)的傳輸線電路拓撲被采用，然而隨著SiC mosfet的發(fā)展，產(chǎn)生了一波先進的脈沖參數(shù)可調(diào)的直接電容放電nsPEF電晶體。

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