Abstract
The design and realization of a nanosecond, high-voltage electric pulse generator for bioelectrical applications is reported in this paper. A Blumlein type architecture was adopted, with some modifications, and realized in a microstrip line configuration with meander-shaped conducting strips, and with ultra-fast, high voltage solid state switches. Three microstrip-lines have been realized in such a way that, being interchangeable within the structure, they allow to match different load impedances. A fiber optic-based system was also realized to separate the high voltage side of the system from the switch-control circuit. The system is suitable for applying high voltage nanosecond electric pulses, with variable pulse duration, amplitude, repetition rate and polarity, to liquid media with different electromagnetic characteristics, hosted in electroporation cuvettes with different gap dimensions
چکیده
طراحی و تحقق یک ژنراتور پالس الکتریکی نانو ثانیه و ولتاژ بالا برای کاربردهای بیو الکتریکی در این مقاله بررسی شده است. از یک معماری نوع بلوملین با تغییراتی در این مقاله اقتباس شده است و از آن در پیکربندی خط مایکرواستریپ با استریپ های هادی گردشی و کلیدهای فوق سریع و ولتاژ بالا حالت جامد استفاده شده است. سه خط میکرو استریپ به گونه ای استفاده شده اند که در داخل ساختار قابلیت تغییرپذیری داشته و اجازه تغییر امپدانس های مختلف بار را می دهند. یک سیستم مبتنی بر فیبر نوری نیز استفاده شده تا قسمت ولتاژ بالا ی سیستم را از مدار کنترل کلید جدا سازد. سیستم برای اعمال پالس های الکتریکی نانوثانیه ولتاژ بالا با طول پالس، دامنه، نرخ تکرار و قطبیت متغیر به رسانه های مایع با مشخصه های الکترو مغناطیسی مختلف (مورد استفاده در کووت الکترو پوریشن با ابعاد شکافی متفاوت) مناسب می باشد.
1-مقدمه
استفاده از پالس های الکتریکی ولتاژ بالا به دلیل کاربردشان در پزشکی، بیو تکنولوژی، محیط زیست و پردازش غذا در چند دهه گذشته توجهات زیادی به خود جلب کرده است ]1[. به خصوص کاربردهای پزشکی و بیو الکتریکی پالس های الکتریکی قوی با طول هایی در حد میکرو ثانیه تا میلی ثانیه، منجر به ساخت موفقیت آمیز روش هایی مانند الکترو کموتراپی ]2[، الکترو ژنتراپی ]3[، تخریب غیرحرارتی بافت های سرطانی ]4[ و سلول لیز برای استخراج مواد داخل سلولی ]5[ شده است...