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新式脉冲发生器——纳米刀高压脉冲发生模块问世
未知 编辑:情像 2021-08-16

2021年2月,上海跃计医疗科技有限公司采用高频变换器技术、并联脉冲钳位技术和新一代场效应管,实现了700kHz隔离式大功率方波脉冲输出。

众所周知,胰腺癌是非常严重的消化道肿瘤,由于受胰腺解剖学和胰腺癌生物学特征的影响,胰腺癌早期易侵犯周围组织器官和发生远处转移,加上早期无明显和特异性症状,所以患者确诊时多属晚期,预后极差,其5年生存率始终低于5%。

按目前已用胰腺癌治疗手段对比,纳米刀的治疗效果相对较好,而我国现有纳米刀均为进口设备,由于其价格过高,且国内拥有该技术的医院过少,远不能满足国内胰腺癌患者需求。而美国纳米刀产品的脉冲发生器存在很大安全隐患。

上海跃计医疗科技有限公司负责人戴冰钰便萌发了自主研发新型纳米刀脉冲发生器的想法。“为什么美国能做,我们自己却不能做呢?”她带着她的想法和她组建的团队找到了上海健康医学院单纯玉、李萍教授提出了自己的想法。两位教授也成为了他们团队的指导老师,开启了他们的自主研发新型纳米刀脉冲发生器之梦。

纳米刀是一种非热的新型肿瘤微创消融技术,它通过释放高电场短脉冲,破坏肿瘤细胞膜脂质双层结构,在膜上形成无数的不可逆性纳米孔道,改变细胞膜通透性,使大小不等的分子自由进出细胞,导致细胞凋亡,并且已经呈现出特有的临床优势,具有广泛的临床应用前景。而完整地纳米刀研究并不轻松,纳米刀脉冲发生器便成为攻克的第一难点。

美国的纳米刀产品的脉冲发生器采用的是电容直接放电式,存在着很大的安全隐患。美国Angio Dynamics公司生产的那么多在设计时,也试图利用国际技术。由于当时电子器件技术的限制未能实现隔离式,最终采用的储能电容直接放电式,并把设计目标转到高压功率开关的可靠性方面。

上海跃计医疗科技有限公司于2019年研制成功纳米刀脉冲发生器,但由于采用中速MOSFET功率器件,工作频率较低,仅为100kHz,输出脉冲纹波较大。2020年,上海跃计医疗科技有限公司采用高频变换器技术、并联脉冲钳位技术以及稳幅技术和新一代场效应管,实现了700kHz隔离式大功率方波脉冲输出,以解决上述技术不足。

图1上海跃计医疗科技有限公司的纳米刀脉冲发生器

一般来说,工作频率提高一倍,变压器的体积将缩小一倍。上海跃计医疗科技有限公司的设计采用射频调制解决方案,利用新一代碳化硅(SiC)功率器件将输入脉冲调制成1MHz的射频脉冲,经变压器升压、解调后获得所需的输出脉冲如图2所示。

图2射频调制解调方案

目前,上海跃计医疗科技有限公司正积极响应国家加快产学研成果转化的号召,对纳米刀肿瘤消融系统进行产业化开发,造福于我国肿瘤患者。

该项目的指导老师自1998年开始一直致力于新型肿瘤治疗设备的研究。1999年发明电脉冲化学治疗仪(专利号:ZL99112706.4), 2007年研制活体电脉冲基因转染仪,用于肿瘤的基因治疗研究,获得省科技进步三等奖(编号2007J39937),2016年学生团队开始参与项目研究,通过十项非专利专有技术的研究,2019年研制隔离式纳米刀脉冲发生器,用于肿瘤治疗研究。获得国家级大学生创新创业计划项目支持(项目编号:201810262005)。

下图为上海跃计医疗科技有限公司自主研发设备实验室实物图

“厚德至善,健行康民”,当问到为什么要做下去这个项目的时候,这群90,00后的医学生纷纷答到,“响应国家健康2030政策,用自己的所学所思为社会做贡献,以仁心仁术投入到维护人民健康的大潮中去。”