پديد آورنده :
غلامي، شيرزاد
عنوان :
مدولاتور قدرت حالت جامد نوع ماركس براي كاربردهاي پزشكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مدارهاي مجتمع الكترونيك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 68ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين فرزانه فرد
توصيفگر ها :
مدولاتور قدرت , مدولاتور پالسي , ژنراتور ماركس , كاربرد پزشكي , درمان سرطان
استاد داور :
وحيد غفاري نيا، مهدي نيرومند
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/12
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/20
چكيده فارسي :
مدولاتورهاي قدرت در كاربردهاي پزشكي، نظامي، حفاظت از محيط زيست، ضدعفوني و حفظ مواد غذايي استفاده مي‌شوند. در سال‌‌هاي اخير كاربردهاي غير نظامي مدولاتور قدرت افزايش چشمگيري داشته است. درمان سرطان يكي ازكاربرد‌هاي پزشكي مدولاتورهاي قدرت است. به وسيله پالس‌هاي ولتاژ بالا و عرض باريك در سلول سرطاني الكتروپوراسيون برگشت ناپذير يا برگشت پذير رخ مي‌دهد. الكتروپوراسيون برگشت ناپذير منجر به از بين بردن غير حرارتي سلول‌هاي سرطاني مي‌شود و از الكتروپوراسيون برگشت پذير نيز براي جذب بيشتر داروهاي شيميايي توسط سلول بافت بيمار استفاده مي‌شود. پژوهش‌ها نشان مي‌دهد پالس‌هاي دو قطبي با فركانس بالا به طور موثر براي درمان سرطان مناسب است و مانع از گرفتگي و انقباض عضلات در طول درمان مي‌شود.
در اين پايان‌نامه پس از بررسي انواع ژنراتورهاي ماركس دو قطبي، نوع جديدي از مدولاتورهاي قدرت دوقطبي مبتني بر ژنراتور ماركس با دو منبع ورودي پيشنهاد شده است. مفهوم اين مدولاتور شارژ دو سري خازن توسط دو منبع تغذيه با قطبيت‌هاي مختلف و سپس اتصال خازن‌ها به صورت سري است. مدولاتور پيشنهادي با استفاده از تعدادي سوئيچ حالت جامد سريع، خازن‌ها را به صورت سري با قطب‌هاي مختلف به يكديگر متصل مي‌كند و يك پالس مثبت يا منفي به بار تحويل مي‌دهد. مدل‌هاي شبيه‌سازي شده اين ژنراتور مورد بررسي قرار گرفته است و نمونه اوليه آزمايشگاهي با استفاده از چهار سلول پياده سازي شده است. نتايج شبيه‌سازي و آزمايش، عملكرد ساختار پيشنهادي را در حالت‌هاي مختلف كليدزني تاييد مي‌كند. از مزيت‌هاي مهم مدولاتور پيشنهادي، كاهش تعداد سوئيچ‌ها، كاهش ولتاژ كاري دايود‌ها و حذف عناصر غيرفعال در مسير شارژ است كه علاوه بر كاهش تلفات باعث شارژ سريع خازن‌ها و افزايش فركانس پالس خروجي شده است. نمونه آزمايشگاهي با توليد پالس‌هايي دو قطبي با فركانس‌هاي 100 kHz و 200 kHz، سطح ولتاژ پيك تا پيك 2.5 kV و عرض پالس‌هاي 2 µs تا 100 ns مورد بررسي قرار گرفته است. توسعه اين مدولاتور قدرت، مي‌تواند زمينه سخت‌افزاري را براي تحقيق در مورد اثر بيولوژيكي بدون انقباض عضلات در هنگام اعمال ميدان الكتريكي پالس دوقطبي به تومورها را فراهم كند.
چكيده انگليسي :
Pulsed power technology has a wide and increasing range of applications in medical, military, environmental protection, disinfection and food preservation. In recent years, civilian applications of pulsed power have increased significantly. Cancer treatment is one of the medical applications of power modulators. Irreversible or reversible electroporation occurs in cancer cells by high voltage and narrow width pulses. Therapeutic irreversible electroporation is an emerging technology for the non-thermal ablation of tumors, and reversible electroporation is used to further absorb chemical drugs by the patients tissue cells. Studies show that high-frequency bipolar pulses are effective in treating cancer and preventing muscle contraction during treatment.
In this thesis, after examining various types of Marx bipolar generators, a new type of modular bipolar pulsed power generator based on Marx generator with double power charging is proposed. The concept of this modulator is to charge two series capacitors by two power supplies with different polarities and then connect the capacitors in series. The proposed modulator uses a number of fast solid-state switches to connect the capacitors in series with different poles and deliver a positive or negative pulse to the load. The simulated models of this generator are investigated and a laboratory prototype is implemented using four cells. The simulation and experimental results confirm the performance of the proposed structure in different switching modes. One of the important advantages of the proposed modulator is reducing the number of switches, reducing the operating voltage of the diodes and eliminating passive elements in the charging path, which in addition to reducing losses, causes fast charging of capacitors and provides the means for increased output pulse frequency. The laboratory sample was investigated by producing bipolar pulses with frequencies 100 kHz and 200 kHz , peak to peak voltage level of 2.5 kV and pulse widths of 2 µs to 100 ns. The development of this pulse generator can provide the hardware foundation for the research on biological effect without muscle contraction when the bipolar pulse electric field is applied to the tumors.
استاد راهنما :
حسين فرزانه فرد
استاد داور :
وحيد غفاري نيا، مهدي نيرومند
