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《天津理工大学》 2007年
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脉冲电导入仪的研究及其应用

龚元元  
【摘要】: 在过去的20多年里,电穿孔技术已成为一门成熟的科学学科,得到了世界的广泛认识。细胞电穿孔是一门生物物理新技术,与其他方法相比,它具有简单、方便、重复性好、效率高、电参数容易调整和控制、作用机理相对比较清楚的优点。更重要的是,它的适用范围极广,几乎适用于所有种类的细胞。目前,细胞电穿孔技术在工业、农业、医学、临床等方面已经得到了广泛的应用,以及在许多基础科学研究的应用前景也是十分可观的。 本文首先介绍了细胞电穿孔的机理、发展过程及其应用。接着,对细胞膜电穿孔的理论模型进行了分析。通过对细胞电穿孔的物理及数学模型进行系统研究,为以后的实验提供理了论依据。同时分析了各电场参数与电穿孔效率的关系,电场各参数包括脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲个数、脉冲波形等。然后结合对细胞膜电穿孔的认识,介绍了脉冲电导入仪和几种放电电极。重点介绍了该仪器的高压脉冲产生电路,主要包括充电电路和放电电路。随后介绍仪器的性能指标,并对仪器的A/D采样部分和液晶显示部分提出了改进方案。 最后,利用脉冲电导入仪和六针阵列电极进行了电化学疗法用于肿瘤治疗的实验,取得了良好的实验结果,抑瘤效果显著,说明电穿孔技术对肿瘤治疗确实有效。同时,建立了六针针电极电场的数学模型并进行了电场的仿真。场强分布图验证了电极设计思路的正确性,电场分布与设计预期符合的很好,这对于进一步优化电极结构,提高电化学治疗肿瘤的效果都具有非常重要的指导意义。 本文的创新之处有: 一是六针电极的设计与场强分析。新型的六针电极与循环放电控制器配合使用,能做到顺时针六档放电和逆时针六档放电,使之作用的细胞能够充分的打孔。进行电极电场的仿真,这项工作具有非常重要的意义,它为进一步优化电极结构,更好地应用电化学疗法治疗肿瘤提供了非常重要的参考。 二是与人民医院进行了合作,设计进行了小鼠移植性肿瘤U14治疗实验方案,实验表明六针阵列电极结合中药艾迪对肿瘤的生长有较好的抑制作用。通过实验摸索了六针电极用于实验的放电电压、放电脉冲宽度及顺、逆时针的放电档数等实验参数。为以后的实验研究及临床治疗提供了可参考的实验数据。 三是对脉冲电导入仪的硬件电路提出了几点可能的改进,这将会大大简化仪器的外围电路,提高仪器的稳定性,有望将脉冲电导入仪改进成功能强大的嵌入式产品。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R730.5

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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