SHVP-B2000/IRE 2KV 双极性复合陡脉冲电源

技术白皮书

版本：V1.0 发布单位：世纪新天（苏州）大数据科技有限公司 日期：2026年09月

摘要

SHVP-B2000/IRE是世纪新天SHVP系列不可逆电穿孔（IRE）专用双极性复合陡脉冲电源，面向非热消融肿瘤科研、离体组织实验、动物活体消融实验、脉冲电场机理研究。设备输出±2kV双极性复合陡脉冲，支持纳秒陡脉冲+微秒脉冲复合序列输出，正负脉冲间隔、脉冲串数量、串间延时独立可编程。脉冲前沿陡、振荡低，双极性交替输出可显著抑制肌肉收缩效应，实现细胞不可逆电穿孔非热消融。整机采用全固态高速开关架构，光纤隔离时序控制，内置生物实验专用多级安全联锁、漏电监测、故障微秒级快速切断，支持光纤/BNC外触发与脚踏开关联动，适配针状消融电极阵列、离体组织灌注平台、动物活体消融系统，满足医工交叉实验室、医疗器械企业开展IRE、H-FIRE高频不可逆电穿孔基础研究与消融样机验证。

说明：本设备为科研实验电源，不作为临床治疗设备，不可直接用于人体治疗，仅用于离体组织、细胞、动物科研实验。

关键词：IRE不可逆电穿孔；H-FIRE；双极性复合陡脉冲；±2kV；脉冲电场消融；复合脉冲序列；医工科研脉冲源

目录

1. 概述
2. 应用场景与行业痛点
3. SHVP-B2000/IRE产品介绍
4. 核心技术架构
5. 详细技术规格参数
6. 典型系统搭建方案
7. 典型波形特征与实验案例
8. 控制、接口与上位机软件
9. 安全规范与使用注意事项
10. 应用领域
11. 产品选型与定制扩展服务
12. 总结 附录A：术语与缩略词 附录B：企业信息

1. 概述

SHVP-B2000/IRE为台式一体化2kV双极性复合陡脉冲发生器，属于世纪新天SHVP特种脉冲产品系列，专为不可逆电穿孔IRE、高频双极性不可逆电穿孔H-FIRE科研实验开发。设备可输出独立正负交替陡脉冲，支持复合脉冲模式：可在同一脉冲串内组合纳秒陡脉冲与微秒脉冲，正负脉冲之间的间隔时间精细可调，用于研究复合脉冲协同消融效应，降低肌肉刺激，提升消融边界可控性。

输出电压0±2kV连续可调；脉冲宽度包含纳秒段200ns1μs，微秒段1μs50μs；单组脉冲串内脉冲数量1200个可编程，串间延时大范围可调。脉冲上升沿＜100ns，触发抖动低，脉冲能量一致性高。支持本地触控面板、上位机远程程控、外部光纤/BNC触发，自带同步输出信号，可联动示波器、高速相机、生理信号采集仪。整机高低压电气隔离，配备漏电监测、安全门联锁、脚踏开关联锁，220V市电供电，台式机箱便于在生物实验室摆放集成。

2. 应用场景与行业痛点

2.1 典型应用场景

不可逆电穿孔（IRE）、高频双极性不可逆电穿孔（H-FIRE）消融机理研究；离体组织、细胞脉冲电场消融实验；动物活体肿瘤消融预实验；消融电极阵列性能测试；复合脉冲协同消融量效关系研究；脉冲电场参数扫描实验、消融边界观测。

2.2 当前行业痛点

1. 进口IRE脉冲设备价格昂贵，脉冲序列参数封闭，无法自由组合纳秒+微秒复合脉冲，不利于机理探索；
2. 普通单极性脉冲刺激肌肉强烈收缩，动物实验操作难度大；传统设备正负脉冲间隔不可精细调节；
3. 生物负载阻抗动态变化，普通脉冲源波形畸变、振荡大，电场能量不稳定，消融实验重复性差；
4. 安全防护不足，缺少漏电实时监测、安全舱门联锁，生物实验存在漏电风险；
5. 通讯接口封闭，难以自动化批量参数扫描，获取消融量效曲线效率低。

3. SHVP-B2000/IRE产品介绍

SHVP-B2000/IRE国产科研级双极性复合陡脉冲电源，面向脉冲电场非热消融医工研究。 ✅ 核心特点

• 双极性输出：0~±2kV连续可调，支持正负交替脉冲输出，有效抑制肌肉收缩；
• 复合脉冲可编程：支持纳秒陡脉冲、微秒脉冲自由组合，正负脉冲间隔独立可调，支持H-FIRE高频脉冲序列；
• 上升沿＜100ns，陡脉冲低振铃，适配生物组织动态阻抗负载；
• 脉冲串参数全可编程：串内脉冲数量、脉冲宽度、正负间隔、串间延时独立设置；
• 全固态高速开关拓扑，无火花隙，长时间连续实验稳定性高；
• 生物实验级安全体系：过压、过流、短路、漏电实时监测、过热、外部安全门联锁；
• 光纤+BNC双模式外部触发，支持脚踏开关控制；同步标记输出，多设备时序联动；
• 本地触控屏操作 + 远程上位机程控双模式，支持自动参数扫描批量实验；
• 台式一体化结构，风冷散热，便于生物实验室布置。

4. 核心技术架构

1. 双极性全固态脉冲发生拓扑 采用双向高速半导体开关阵列，独立正、负高压储能支路，FPGA时序控制实现正负脉冲交替输出，可灵活切换单脉冲、连续脉冲、复合脉冲串模式，脉冲幅值闭环稳压，抑制生物负载带来的电压波动。
2. 复合脉冲时序可编程单元 独立高精度时序控制器，可配置串内脉冲数量、正负脉冲间隔、串间等待时间，支持同一序列内纳秒陡脉冲+微秒脉冲协同输出，复现H-FIRE高频双极性消融波形。
3. 生物负载自适应波形整形网络 内置可调阻抗匹配网络，针对组织动态阻抗特性优化，抑制反射振荡，保证电极尖端加载的陡脉冲边沿稳定，降低电弧打火风险。
4. 光纤隔离驱动与安全监测单元 光纤隔离驱动，高低压回路电气隔离；内置微秒级漏电监测，一旦检测漏电、短路故障，立即切断高压；支持外接安全门、脚踏联锁，保障离体与动物实验安全。
5. 高精度时序同步单元 支持外部BNC/光纤触发输入；BNC同步标记每个脉冲输出时刻，实现示波器、高速相机、心电采集系统时序精准对齐。

5. 详细技术规格参数

备注：指标为标准阻性负载下典型测试结果；生物组织、电极阵列等活体负载会改变实际脉冲波形与最大输出电流。本产品仅科研实验使用，非临床医疗设备。

6. 典型系统搭建方案

6.1 整套实验系统组成

1. SHVP-B2000/IRE 双极性复合陡脉冲电源主机
2. IRE消融针电极阵列
3. 离体组织样本/动物肿瘤模型
4. 高压差分探头
5. 罗氏电流线圈
6. 高带宽数字示波器
7. 可选配套：高速相机、心电监护模块、脚踏开关、安全舱门联锁、组织恒温灌注系统

6.2 连接原理简述

SHVP-B2000/IRE输出可编程双极性复合陡脉冲施加至消融电极阵列，在组织内建立强脉冲电场，诱导细胞膜不可逆电穿孔，实现非热消融；高压探头、罗氏线圈采集脉冲电压与电流波形；同步信号接入示波器与高速相机，记录脉冲波形与消融动态过程。设备支持脚踏触发与安全门联锁，适合动物活体实验，可批量开展不同脉冲序列下消融效果对比实验，研究复合脉冲协同效应。

7. 典型波形特征与实验案例

1. 典型波形特征 纳秒级陡前沿，脉冲振荡低；支持单纯双极性微秒脉冲、纳秒陡脉冲，以及纳秒+微秒复合脉冲串输出，正负脉冲间隔精细可调，脉冲之间时序稳定，能量一致性高，有效降低肌肉刺激效应。
2. 典型实验场景

• 离体器官、组织不可逆电穿孔消融实验；
• 细胞脉冲电场穿孔、细胞凋亡机理研究；
• 动物活体肿瘤H-FIRE高频双极性消融预实验；
• 消融电极阵列结构优化、打火抑制测试；
• 复合脉冲（纳秒+微秒）协同消融量效关系研究；
• 脉冲参数（电压、脉宽、脉冲数量、正负间隔）扫描对照实验。

8. 控制、接口与上位机软件

1. 本地操作：设备触控LCD屏幕，设置输出电压、脉宽、脉冲串数量、正负间隔、串间延时；支持手动单次/串触发，实时查看运行状态、告警信息。
2. 远程上位机控制：RS485通讯接口，配套Windows上位机软件；全部脉冲参数可编程，支持自动扫描实验，自动记录、导出脉冲参数日志，实现自动化批量消融实验。
3. 信号接口：BNC外部触发输入；光纤触发输入；BNC脉冲同步输出。
4. 安全联锁接口：外部安全门信号、脚踏开关信号接入；舱门打开或脚踏释放时自动闭锁高压输出。

9. 安全规范与使用注意事项

⚠️ 设备最高输出±2kV高压，用于生物医学科研实验，严格遵守高压实验室与动物实验安全规范。严禁直接接入人体开展临床治疗。

1. 设备放置于绝缘实验台，可靠保护接地；实验区域设置高压警示标识；
2. 修改接线、更换电极、更换组织样本前，必须关闭高压输出，等待充分放电确认无残压后方可操作；
3. 高压输出线缆、电极接头保持绝缘完好，避免破损，保持实验环境干燥；
4. 生物消融实验系统必须接入安全门联锁，实验舱未关闭禁止高压输出；
5. 设备出现短路、漏电、过热告警，立刻切断市电电源；
6. 操作人员必须经过高压安全与生物实验专项培训，规范开展实验。

10. 应用领域

• 高校、医工研究院所：IRE/H-FIRE脉冲电场消融基础机理、细胞与组织生物学效应研究；
• 消融医疗器械研发企业：脉冲电场消融消融电极样机开发、离体台架、动物预实验；
• 生物脉冲功率实验室：复合脉冲协同消融、脉冲与生物组织相互作用量效关系研究；
• 第三方医工检测平台：脉冲消融器械性能评估实验。

11. 产品选型与定制扩展服务

1. 标准型号 SHVP-B2000/IRE：0±2kV，支持纳秒+微秒复合陡脉冲，脉冲串1200个，正负间隔可调；
2. 非标定制：更高电压等级、多通道同步脉冲输出、自定义复合脉冲时序、电极阵列快速切换模块、组织负载匹配网络；可定制自动化实验脚本。
3. 配套服务：出厂全性能波形测试、现场安装调试、脉冲消融实验技术培训、质保维护；协助客户完成整套脉冲电场消融实验系统方案设计。

12. 总结

SHVP-B2000/IRE 2kV双极性复合陡脉冲电源，基于世纪新天自研全固态高速脉冲技术，专门面向IRE/H-FIRE不可逆电穿孔非热消融科研。电源支持双极性交替输出与纳秒+微秒复合脉冲序列，陡脉冲前沿快，可灵活调节正负脉冲时序，降低肌肉收缩效应；配备完善的生物实验安全联锁、漏电监测保护，支持本地操作与上位机自动化参数扫描。

国产化科研脉冲源解决进口设备参数封闭、采购成本高的痛点，为脉冲电场肿瘤消融、细胞电穿孔、医工交叉研究提供灵活可控的双极性复合陡脉冲实验平台，助力国内脉冲消融医疗器械基础研究与样机开发。

附录A：术语与缩略词

IRE：Irreversible Electroporation，不可逆电穿孔 H-FIRE：High-frequency Irreversible Electroporation，高频不可逆电穿孔 ns：纳秒，时间单位 μs：微秒，时间单位 kV：千伏，电压单位 BNC：同轴信号接口

附录B：企业信息

世纪新天（苏州）大数据科技有限公司 自主品牌：世纪新天 主营：SHVP系列纳秒高压脉冲电源、特种科研脉冲源 应用方向：等离子体激励、半导体可靠性测试、生物医学脉冲实验、强电磁效应科研装备