SHVP-B1500/IRE 1.5KV 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-B1500/IRE是世纪新天SHVP系列紧凑型双极性复合陡脉冲科研电源，面向IRE不可逆电穿孔、H-FIRE高频不可逆电穿孔、细胞电转染、离体组织小范围消融基础研究。设备输出0~±1.5kV双极性可编程陡脉冲，支持纳秒陡脉冲+微秒脉冲复合序列，正负脉冲幅值、脉宽、间隔独立可调，适合细胞、离体薄层组织、小动物肿瘤消融预实验。整机采用紧凑型全固态高速开关架构，FPGA高精度时序控制，脉冲前沿陡峭、波形振铃低；搭载轻量化生物科研安全防护，光纤隔离驱动、漏电监测、安全门+脚踏联锁，支持光纤/BNC双外触发，适配小型针状电极阵列、细胞电转染腔、离体组织灌注平台，适合高校医工实验室开展低成本、小尺度脉冲电场生物效应研究。

说明：本设备为科研实验脉冲源，不属于临床治疗设备，严禁直接用于人体临床治疗，仅用于细胞、离体组织、小动物科研实验。

关键词：IRE不可逆电穿孔；H-FIRE；±1.5kV双极性复合陡脉冲；细胞电转染；脉冲电场消融；可编程脉冲串；紧凑型纳米刀脉冲源

目录

1. 概述
2. 应用场景与行业痛点
3. SHVP-B1500/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-B1500/IRE台式紧凑型1.5kV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，面向细胞电穿孔、小组织IRE/H-FIRE消融基础科研开发。设备可输出正向单脉冲、负向单脉冲、对称/不对称正负交替双极性脉冲串，支持纳秒+微秒复合脉冲，正负脉冲间隔精细可调。作为低电压入门级IRE脉冲源，±1.5kV适合小电极间距实验，用于细胞电转染、薄层离体组织、小鼠等小动物肿瘤消融探索。

输出电压0±1.5kV连续可调；脉冲平顶宽度100ns100μs；单串脉冲数量1~100对可编程；100Ω负载上升/下降沿＜60ns，触发抖动低，脉冲能量一致性好。支持本地触控面板、上位机远程程控、光纤/BNC外部触发；同步标记输出信号，联动示波器、高速相机、生理采集模块。整机高低压光纤隔离，内置漏电监测、多重故障保护，220V市电供电，小型台式机箱，占用实验台面积小，适合常规生物实验室部署。

2. 应用场景与行业痛点

2.1 典型应用场景

细胞可逆/不可逆电穿孔、细胞电转染；薄层离体组织IRE/H-FIRE消融实验；小鼠、小动物实体肿瘤消融预实验；小型电极阵列性能测试；脉冲电场生物效应、消融边界、参数量效关系基础扫描；纳秒微秒复合脉冲协同效应对照实验。

2.2 当前行业痛点

1. 进口IRE科研脉冲设备成本高，对于细胞、小动物基础实验存在性能冗余，且脉冲时序封闭，无法自由配置复合脉冲序列；
2. 普通单极性脉冲肌肉收缩明显，小动物实验操作难度高；市面上简易脉冲源无法实现纳秒+微秒复合脉冲输出；
3. 生物组织与细胞负载动态变化，简易脉冲源波形振荡大，电场不稳定，细胞电转染、消融实验重复性差；
4. 基础生物实验室缺少配套安全联锁，简易脉冲发生器无漏电监测，存在触电风险；
5. 基础型号缺少上位机自动扫描功能，手动调节参数，批量实验效率低。

3. SHVP-B1500/IRE产品介绍

SHVP-B1500/IRE国产紧凑型±1.5kV双极性复合陡脉冲源，面向细胞与小动物脉冲电场医工基础研究。 ✅ 核心特点

• 双极性输出：0~±1.5kV幅值连续可调，支持正向、负向、对称/不对称正负交替脉冲串，有效降低小动物肌肉收缩；
• 复合脉冲可编程：同一脉冲串内可组合纳秒陡脉冲+微秒脉冲，H-FIRE高频序列、正负脉冲间隔独立可调；
• 100Ω负载上升/下降沿＜60ns，陡前沿、低振铃，适配细胞、薄层组织动态负载；
• 脉冲串全参数可编程：串内脉冲对数1~100，脉宽、串内频率、串间延时独立设置，支持正负不对称脉冲；
• 紧凑型全固态高速开关拓扑，无火花隙，长时间连续稳定输出；
• 轻量化生物安全防护：过压、过流、短路、过热、漏电实时监测，安全门+脚踏双重联锁；
• 光纤+BNC双模式外部触发，同步标记输出，支持多设备时序联动；
• 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；
• 小型台式紧凑机箱，强制风冷，占用台面空间小，适配常规细胞、生物实验室。

4. 核心技术架构

1. 紧凑型双向全固态双极性脉冲拓扑 独立正负储能支路，高速半导体双向开关阵列，FPGA高精度时序控制，实现正负交替脉冲输出，支持正负不对称脉冲配置；脉冲幅值闭环稳压，抑制细胞、薄层组织动态负载带来的电压跌落，保证电场稳定。
2. 复合脉冲可编程时序单元 独立时序控制器，可配置串内脉冲对数、正负脉冲间隔、串间等待延时，自由构建H-FIRE高频双极性猝发脉冲，支持纳秒+微秒复合脉冲序列，用于细胞与小动物消融机理对照。
3. 生物负载阻抗适配网络 内置可调阻抗匹配网络，适配细胞悬液、薄层组织动态阻抗，抑制电缆反射振荡，降低电极打火风险，保证作用于生物样本的陡脉冲边沿稳定。
4. 光纤隔离驱动与安全监测单元 光纤隔离驱动，高低压电气隔离；内置微秒级漏电监测，漏电、短路故障快速切断高压；支持外接安全门、脚踏联锁，构建细胞、小动物实验安全防护体系。
5. 高精度时序同步单元 支持BNC、光纤外部触发输入；BNC同步标记每一个脉冲输出时刻，实现示波器、高速相机、生理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；细胞、生物组织负载会改变实际脉冲波形与输出电流。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-B1500/IRE 1.5KV双极性复合陡脉冲电源主机
2. 小型双针/多针消融电极阵列 / 细胞电转染腔
3. 细胞悬液、薄层离体组织样本、小鼠肿瘤模型
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、小动物心电采集模块、脚踏开关、安全舱门联锁、组织恒温灌注小平台

6.2 连接原理简述

SHVP-B1500/IRE输出可编程双极性复合陡脉冲施加至小型电极阵列或细胞电转染腔，在样本内建立脉冲电场，实现细胞电转染或组织不可逆电穿孔非热消融；高压探头、罗氏线圈采集脉冲电压、电流波形；同步信号接入示波器与高速相机，记录脉冲波形与样本生物响应。设备支持脚踏触发与安全门联锁，适合小动物活体、细胞实验，可批量开展参数扫描，研究脉冲参数对细胞穿孔、消融效果的影响。

7. 典型波形特征与实验案例

1. 典型波形特征 陡前沿复合脉冲，低振铃低过冲；支持单极性脉冲、对称/不对称双极性交替脉冲、H-FIRE高频脉冲、纳秒+微秒复合脉冲串；正负脉冲时序精细可控，脉冲能量一致性高，双极性波形显著降低小动物神经肌肉刺激。
2. 典型实验场景

• 细胞可逆电穿孔、细胞电转染、基因递送实验；
• 薄层离体组织IRE/H-FIRE消融基础实验；
• 小鼠小动物实体肿瘤高频不可逆电穿孔预实验；
• 小型电极阵列打火抑制、电场分布测试；
• 脉冲电场参数扫描、消融边界与细胞存活量效关系研究；
• 纳秒+微秒复合脉冲协同消融效应研究，H-FIRE与传统IRE对照。

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、脉冲串对数、正负间隔、串间延时，支持正负不对称脉冲独立配置；支持手动单次/脉冲串触发，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，实现批量自动化细胞/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±1.5kV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、更换细胞/组织样本前，关闭高压输出，等待充分放电确认无残压后再操作；
3. 高压输出线缆、电极接头绝缘完好，避免破损，实验环境保持干燥；
4. 生物消融、细胞实验系统建议接入安全门联锁，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. 操作人员经过高压安全与生物实验基础培训，规范开展实验。

10. 应用领域

• 高校、医工研究院所：细胞电转染、IRE/H-FIRE脉冲电场基础机理、细胞与小动物组织生物学效应研究；
• 生物医疗器械研发企业：小型消融电极、细胞电转染设备样机离体台架、小动物预实验；
• 生物脉冲实验室：脉冲电场细胞效应、复合脉冲协同作用、参数量效关系研究；
• 生物医学平台：细胞基因递送、体外组织脉冲处理基础实验。

11. 产品选型与定制扩展服务

1. 标准型号 SHVP-B1500/IRE：0±1.5kV，H-FIRE双极性复合陡脉冲，脉冲串1100对，支持正负不对称脉冲，正负间隔可调；
2. 非标定制：双通道同步脉冲输出、自定义复合脉冲时序、多电极阵列快速切换模块、细胞腔专用负载匹配网络；可定制自动化实验脚本。
3. 配套服务：出厂波形性能测试、现场安装调试、脉冲生物实验技术培训、质保维护；协助客户搭建整套细胞/小动物脉冲电场实验系统方案。

12. 总结

SHVP-B1500/IRE 1.5KV双极性复合陡脉冲电源，基于世纪新天自研紧凑型全固态高速脉冲技术，面向细胞电转染、小动物IRE/H-FIRE不可逆电穿孔基础科研。±1.5kV电压适配小电极间距实验，支持纳秒+微秒复合脉冲与H-FIRE高频双极性序列，脉冲前沿陡峭，正负时序灵活可调，降低小动物肌肉刺激；搭载轻量化生物实验安全联锁与漏电监测，支持本地操作与上位机自动化参数扫描。

国产化入门级科研脉冲源，解决进口设备成本过高、性能冗余问题，为细胞电转染、小动物肿瘤消融、脉冲电场生物效应基础研究提供高性价比复合陡脉冲实验平台，助力国内脉冲消融、生物电穿孔基础研究与早期样机验证。

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