CN118900708A - 手持式电穿孔装置以及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于制备用以递送电穿孔治疗的电穿孔装置的方法，所述方法包括以下步骤：通过充电电路将充电电流从至少一个电池传送至超级电容器单元，以及利用所述充电电流给所述超级电容器单元充电。充电步骤包括当所述充电电流处于给所述超级电容器单元充电的多个充电状态中的至少一个充电状态时测量所述充电电流的一个或多个输入参数。所述充电步骤还包括响应于一个或多个所测量的输入参数在所述多个充电状态中的充电状态之间转变所述充电电流的至少一个步骤。转变所述充电电流包括调整所述充电电流的幅度。在该方法中，测量和转变步骤由执行机器可读指令的控制单元自动控制。

Description

手持式电穿孔装置以及相关系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求以Stadelmann等人的名义于2022年2月25日提交的美国临时申请第63/314,282号的权益，所述美国临时申请的全部内容通过此引用并入本文。

技术领域

本发明涉及电穿孔，并且更具体地涉及用于增加注射剂的体内转染的电穿孔装置。

背景技术

将疫苗和其他药剂施用到身体组织中的经典模式是通过使用注射器和针头直接注射到肌肉或皮肤组织中。已知在注射部位处或在注射部位附近结合电能的电穿孔脉冲有助于将此类疫苗或药剂直接递送至组织内的细胞中。与简单的注射器和针头注射相比，这样使用电穿孔电脉冲直接递送至细胞可以对身体的代谢和/或免疫系统的应答质量产生重大的临床影响。此外，经由电穿孔将药剂直接递送至细胞的能力已经使得能够有效递送治疗剂(例如，DNA编码的单克隆抗体(dMAb)、编码多肽的可表达裸DNA、编码蛋白质的可表达裸DNA、编码抗体的重组核酸序列等)，这些治疗机具有任何数量的功能，包括用于引发免疫应答的抗原，或者替代性地，用于影响引起临床效果的各种生物途径的代谢。

手持式电穿孔装置通常需要有线连接到电源或庞大的电池组件，以便为多次体内电穿孔治疗(即，对于许多患者)提供足够的电力传送。此类电穿孔装置对于偏远治疗场景不太有效，诸如偏远地区和/或在欠发达国家中，在这种场景中电网可能缺乏可靠性或可能需要不常见的电源插座(例如，电源插头和插孔)配置，并且在这种场景中各种电池类型可能不可用。此类电穿孔装置对于大规模治疗环境也不太有效，诸如大规模疫苗接种和/或免疫环境，在这种环境下，需要为大量高危群体提供治疗。此类电穿孔装置对于长期储存和/或库存场景也不太有效，在这种场景中，装置可能需要储存可能很长一段时间，并且取回以立即提供可靠的治疗。通常在电池供电的手持式电穿孔装置中使用的内部永久电池贮藏寿命有限，并且通常不是库存或长期储存的选择。持续的冠状病毒大流行已经表明，迫切需要可大规模生产、用户友好、电池供电的手持式治疗装置，这些装置跨大量使用以及可能地长期储存之后立即、可靠并且有效地工作。

发明内容

根据本公开的实施例，一种用于制备用于递送电穿孔治疗的电穿孔装置的方法包括以下步骤：通过充电电路将充电电流从至少一个电池传送至超级电容器单元，以及利用该充电电流给该超级电容器单元充电。充电步骤包括当充电电流处于给超级电容器单元充电的多个充电状态中的至少一个充电状态时测量充电电流的一个或多个输入参数。所述充电步骤还包括响应于一个或多个所测量的输入参数在所述多个充电状态中的充电状态之间转变所述充电电流的至少一个步骤。转变充电电流包括调整充电电流的幅度。在该方法中，测量和转变步骤由执行机器可读指令的控制单元自动控制。

根据本公开的另一实施例，使用手持式电穿孔装置的方法包括：通过充电电路将充电电流从至少一个电池传送至超级电容器单元的步骤，其中充电电路和超级电容器单元设置在装置壳体内，以及利用充电电流给超级电容器单元充电的步骤。充电步骤包括：测量至少一个电池的至少一个电压参数，以及响应于至少一个所测量的电压参数将充电电流的幅度调整至与初级充电状态相关联的电流幅度。测量步骤和转变步骤由执行机器可读指令的控制单元自动控制。方法还包括以下步骤：在超级电容器单元完全充电后从该超级电容器单元释放输出信号，将该输出信号转换为一个或多个电穿孔脉冲，以及将该一个或多个电穿孔脉冲传输至手持式电穿孔装置的至少一个电极。

根据本公开的另一实施例，用于电穿孔装置的供电单元包括：电池单元，其被配置为可互换地连接至第一类型电池和第二类型电池；以及能量储存单元，其被配置为由该第一类型电池和该第二类型电池可互换地充电并被配置为释放至少约30焦耳的总能量。供电单元包括：集成电路，其被配置为执行计算机可读指令，以及充电电路，其与电池单元和能量储存单元电通信。充电电路为在集成电路的控制下可操作的，使得：充电电路被配置为测量从电池单元汲取的充电电流的一个或多个输入参数，并且被进一步配置为当利用充电电流给能量储存单元充电时，响应于所测量的一个或多个输入参数来调整充电电流的幅度。

根据本公开的另一实施例，手持式电穿孔装置包括：装置壳体、向其可连接的至少一个电极、以及电池单元，该电池单元至少部分地可插入装置壳体内，并且被配置为可互换地连接至第一类型电池和第二类型电池。装置包括超级电容器单元，该超级电容器单元被配置为由第一类型电池和第二类型电池可互换地充电，并且被进一步配置为释放至少约30焦耳的总能量。充电电路与电池单元和超级电容器单元电通信，并且该充电电路被配置为将充电电流从电池单元传送至超级电容器单元，用于给超级电容器单元充电。充电电路在被配置为执行机器可读指令的集成电路的控制下操作，该充电电路被配置为测量相应第一类型电池或第二类型电池的至少一个电压参数，并且被配置为响应地调整充电电流的幅度，从而在给超级电容器单元充电时降低相应第一类型电池或第二类型电池失去电荷的速率。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下本申请的说明性实施例的具体实施方式。出于说明本申请的特征的目的，在附图中示出了说明性实施例。然而，应当理解，本申请不限于所示的精确布置和手段。在附图中：

图1A是根据本公开的实施例的手持式电穿孔装置的透视图；

图1B是图1A的手持式电穿孔装置在相对角度拍摄的另一透视图；

图2A是图1A中所展示的电穿孔装置的远端部分的部分分解透视图，示出了可附接至装置的壳体构件的远端部分的电极阵列；

图2B是图1A中所展示的电穿孔装置的远端部分的侧视图；

图2C是根据本公开的实施例，医生使用图1A中所展示的电穿孔装置来治疗对象的示意图；

图3A是包括图2A中所展示的电极阵列和与其联接的安全帽的电极阵列组件的透视图；

图3B和图3C分别是根据本公开的实施例，设置在无菌包装容器中的图3A中所展示的电极阵列组件的透视图和俯视图；

图3D是包括多个图3B和图3C中所展示的无菌包装容器的散装包装组件的透视图；

图4A和图4B是图1A中所展示的手持式电穿孔装置的相对侧视图，其中外部壳体构件被移除以显示装置的内部部件；

图4C是根据本公开的实施例图4A和图4B中所展示的电穿孔装置的部分分解透视图，示出了装置的电池舱和可用于该装置的电池的特征；

图4D是图4A和图4B中所展示的电穿孔装置的另一个部分分解透视图，出于说明目的移除了附加壳体构件；

图4E是图4A至图4D中所展示的电穿孔装置的内部部件的分解图，包括用于将电池舱连接至能量储存单元的电路板；

图5是用于与图1A至图4D中所展示的电穿孔装置一起使用的供电单元和构成电气部件的示意图；

图6是根据本公开的实施例，用于使用一对电池给装置的能量储存单元充电的算法的示意图；以及

图7是根据本公开的实施例，包括手持式电穿孔装置和基站的电穿孔系统的侧视图。

具体实施方式

通过参考结合形成此公开的一部分的附图和实例的以下具体实施方式，可以更容易地理解本公开。应当理解，本公开不限于本文描述和/或示出的具体装置、方法、应用、条件或参数，并且本文使用的术语仅出于通过实例描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开的范围。此外，如在包含所附权利要求的说明书中所使用的，单数形式“一”，“一个”和“所述”包含复数，并且除非上下文另有明确规定，否则对特定数值的引用至少包含那个特定值。

如本文所用，术语“多个”意指超过一个。当表达一系列值时，另一个实施例包含从一个特定值和/或到其它特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，应理解，所述特定值形成另一实施例。所有范围都是包含性的且可组合的。

如本文所用关于尺寸、角度、比例和其它几何形状的术语“大约(approximately)”、“约(about)”和“基本上(substantially)”考虑了制造公差。进一步地，术语“大约”、“约”和“基本上”可以包含大于或小于所述尺寸、比例或角度的10％。进一步地，术语“大约”、“约”和“基本”可以同样适用于所述的具体值。

应当理解的是，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。相反，这些术语用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离本文所公开的实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，并且类似地，第二元件可被称为第一元件。

本文所公开的实施例涉及用于在适合于进行体内可逆电穿孔的相对较小、用户友好的手持式电穿孔装置内储存、充电和释放电穿孔能量的装置和方法。例如，本文的实施例包括手持式电穿孔装置和以低电压在装置中内部储存能量的技术，该装置仍产生几乎瞬时的高电流，用于对组织进行可逆电穿孔。另外，本文所述的电穿孔装置和技术具有可以使用常见的、广泛使用的电池在短时间内(例如，3分钟或更短)完全充电的能量储存单元，该电池在控制单元的控制下给能量储存单元充电，该能量储存单元位于装置内，并且也由该电池供电。这些特征进一步用于节省手持式电穿孔装置内的整体空间，允许它们与现有技术的手持式电穿孔装置相比更小且更轻，还允许本文的装置以特别有利于大规模疫苗接种类型场景的工业化规模大规模生产。此外，本文所述的能量储存、充电和放电特征允许电穿孔装置储存在长期、库存场景中，并且在取回后使用广泛使用的、现成电池类型几乎立即可以使用。如包括在本文所述的手持式电穿孔装置内，这些特征提供了一种小型、独立、可储存、广泛可用且可大规模生产的手持式电穿孔装置。这些特征通过算法来促进，该算法独特地适合于指导控制单元以基本最高的效率从电池提取基本最大能量来给能量储存单元充电，而不会对控制单元的供电产生负面影响。换句话说，该算法基本优化了从电池单元汲取的最大可允许电流，同时维持了用于电子控制电路的操作的可接受的操作电压。通过调整充电电流以提供高效的充电特性，该算法还提供了额外的安全益处，保护电池免受过压、过热、输出低效或不足、着火和/或其他潜在损坏的影响。

参考图1A至图1B，示出了电池供电的手持式电穿孔装置2的示例性实施例。装置2包括手柄主体4，该手柄主体具有近端6至远端8，沿着纵向方向X与彼此间隔。手柄主体4被构造为在远端8处携带有至少一个电极10。在所展示的实施例中，手柄主体4被构造为携带有多个电极10，特别是以三角形式样布置的三(3)个电极10。在其他实施例中，手柄主体4可被构造为携带两(2)个电极10。在另外的实施例中，手柄主体4可被构造为携带其他数量的电极10，诸如四(4)个、五(5)个、六(6)个、七(7)个、八(8)个、九(9)个、十(10)个、十一(11)个、十二(12)个或多于十二个电极10。在多电极10的实施例中，作为非限制性示例，电极10可以以各种式样布置，诸如圆形、多边形、同心、网格和不规则式样。在其他实施例中，手柄主体4可被构造为携带有单个电极10。因此，虽然以下实施方式涉及多个电极10，但应当理解的是，本公开涵盖具有单个电极10的实施例。电极10被配置为将一个或多个电能脉冲递送至体内靶组织的细胞，具体为用于可逆地电穿孔该细胞。任何此类电脉冲都可以称为“电穿孔脉冲”。装置2包括供电单元12和用于在供电单元12和电极10之间提供电通信的电路系统，用于产生一个或多个电穿孔脉冲并将其传输至电极10，如下文更详细地描述。

手柄主体4包括一个或多个限定手柄主体4并容纳装置2的内部部件的壳体构件14、16。在所展示的实施例中，手柄主体4包括沿远侧方向D从近端6延伸至远端8的第一壳体构件14和位于远端8处的第二壳体构件16。远侧方向D与近侧方向P相反。应当理解的是，远侧方向D和近侧方向P各自是纵向方向X的单向分量，纵向方向X是双向的。还应当理解的是，如本文所用：术语“纵向”、“纵向地”及其派生词是指纵向方向X；术语“远侧”、“远侧地”及其派生词是指远侧方向D；以及术语“近侧”、“近侧地”及其派生词是指近侧方向P。第一壳体构件14容纳供电单元12和装置2的附加内部部件。第二壳体构件16被构造为容纳电极10。第一壳体构件14和第二壳体构件16限定用于装置2的附加部件(诸如用户界面部件)的相应开口、接入端口、孔口等，如下文更详细地描述。应当理解的是，第一壳体构件14和第二壳体构件16可统称为“装置壳体”14、16。还应当理解的是，在其他实施例中，手柄主体4可以采用其他装置壳体构造，诸如蛤壳式装置壳体构造、单件式装置壳体构造或其他装置壳体构造。

现在参考图2A至图2B，手柄主体4的远端8包括用于容纳电极10的电极安装部30。在所展示的实施例中，电极安装部30设置在第二壳体构件16上。电极10由电极施加器32承载，该电极施加器与电极10一起可被称为“电极阵列”34。电极施加器32承载电极10，使得电极10的远端13从电极施加器32的正面33向前延伸，并且电极10的近端15朝向手柄构件4向后延伸。电极阵列34和电极安装部30具有互补的几何形状，从而允许电极阵列34可移除地可附接至电极安装部30，并且从该电极安装部可拆卸。特别地，电极安装部30可容纳在电极施加器32的后部插座35内(参见图3A)，用于与其联接。电极10的近端15可容纳在限定于电极安装部30内的插孔17内，用于在电极10与装置2的电路系统之间提供电通信。

电极安装部30和电极阵列34优选地包括互补的锁定结构，用于将电极阵列34牢固地附接到电极安装部30。在所展示的实施例中，锁定结构包括设置在电极安装部30上的锁定柱36和由电极施加器32限定的互补锁定臂38。锁定臂38限定锁定槽40，该锁定槽构造为容纳电极安装部30的锁定柱36并且与其联接，诸如以卡扣配合方式。以这种方式，锁定柱36与锁定臂38的联接接合防止电极施加器32与电极安装部30的意外分离。锁定臂38包括释放突片42，该释放突片可以从电极施加器32向外延伸并且被构造为允许用户以将锁定柱36从锁定槽40脱离的方式向外弯曲锁定臂38，从而允许用户在需要时(诸如在使用之间)从电极安装部30拆卸电极施加器32。以这种方式，装置2可以被构造为用于一次性电穿孔应用，由此在每次使用之后，医生可以移除用过的电极阵列34并附接新的电极阵列34以用于下一个治疗对象。用过的电极阵列34可被丢弃或消毒以供后续使用。

如图2B所示，电极施加器32以最大电极深度L1携带电极10，该最大电极深度是从电极10的远端13到电极施加器32的正面33测量的。在所展示的实施例中，最大电极深度L1被设置用于皮内(ID)电穿孔并且在约0.01mm至约5.0mm范围内。应当理解的是，在其他实施例中，电极10可被配置为用于肌内(IM)电穿孔并且具有在约5.0mm至约35mm范围内的最大电极深度L1。在又一些实施例中，电极10可以被配置为用于脂肪电穿孔并且具有在约4.0mm至约20mm范围内的最大电极深度L1。在另外的实施例中，电极10可以被配置为用于多深度电穿孔，诸如用于靶向皮内、脂肪、肌内和/或粘膜组织的任何组合。

在所展示的实施例中，电极安装部30将电极阵列34定位成与装置2的纵向轴线37成应用角度A1，该纵向轴线37沿着纵向方向X定向。出于本公开的目的，应用角度A1被定义为对向：(1)从纵向轴线37上与手柄主体4的远端8向远侧间隔开的位置，(2)到电极阵列34的中心轴线39的角度。应用角度A1在约0度至约90度范围内，并且更特别地在约45度至约80度范围内，并且更特别地在约55度至约65度范围内。如图2C所示，应用角度A1为装置2提供了有利地适合于治疗对象的工效学设计。

现在参考图3A，电极阵列34可以设置在可移除的安全帽44内，该安全帽被构造为在治疗之前覆盖电极10。电极阵列34和安全帽44一起构成阵列组件43。帽44优选地包括一个或多个抓握特征46，以便于由用户操作，诸如用于将电极阵列34附接至安装部30。如图所示，安装部30可包括引导构件31a，诸如引导槽31a，该引导槽容纳施加器32的互补引导构件31b，诸如引导突出部31b，以便于在施加器32附接期间电极10的近端15与安装部30的插孔17正确对准。应当理解的是，所展示的实施例的帽44和施加器32协作地可连接至彼此，以此类方式来防止与彼此无意分离。帽44与致动器32之间的联接力被构造为一旦施加器32附接至安装部30就容易克服，从而便于当装置2准备好治疗时容易地移除帽。

如图3B至图3C所示，阵列组件43可以设置在单独的无菌包装容器中，诸如所展示的“托盘”型容器48。在其他实施例中，阵列组件43可以设置在无菌剥离袋容器、无菌泡罩型容器或其他类型的无菌容器中。如图3D所示，托盘型容器48可以有利地嵌套在一起用于散装包装。应当理解的是，电极阵列34优选地被配置为用于一次性治疗。对于此类一次性治疗，医生从无菌包装容器中取出阵列组件43并将阵列组件43附接至安装部30。对于所展示的实施例，在附接期间，医生将施加器32的引导突出部31b与安装部30的引导槽31a对准，这遍于将电极近端15插入到插孔17中。医生将施加器32压向安装部30，直到电极安装部30的锁定柱36与锁定臂38的锁定槽40联接，该联接可以通过可听和/或可触知的“咔哒”或“咔嗒”声来指示。在阵列组件43联接到安装部30(并且优选地一旦装置2准备好治疗)之后，医生可以移除安全帽44并实施电穿孔治疗。

现在参考图4A至图4E所示，供电单元12包括电池单元50、能量储存单元70、在电池单元50与能量储存单元70之间提供电通信的充电电路80、以及被配置为控制充电电路80的操作的控制单元90，该充电电路用于传输来自电池单元50的电荷，以利用足够的能量给能量储存单元70充电，来将一个或多个电穿孔脉冲递送至体内组织。如图所示，充电电路80设置在电路板上，该电路板可以是印刷电路板(PCB)82。供电单元12还包括用户界面部件，所述用户界面部件包括用于打开和关闭装置的电源按钮18、电穿孔递送触发器或按钮20、接入集线器22以及一个或多个指示器装置，诸如用于指示装置2的各种状态信息的LED显示器24、25、26和/或扬声器28(参见图1A至图1B)，如下文更详细地描述。例如，所展示的实施例的指示器装置包括电源LED显示器25，该电源LED显示器可以位于电源按钮18相邻处并且指示电源按钮18何时已被激活以打开装置。电源LED显示器25优选地为多色LED显示器，并且优选地被配置为还指示能量储存单元70的充电状态信息(即，能量储存单元70的充电状态)。所展示的实施例的指示器装置还包括治疗LED显示器26，该治疗LED显示器可以位于电极安装部30相邻处并且被配置为指示装置2的治疗状态(例如，当装置2处于“准备好治疗”状态，意味着准备好递送一个或多个电穿孔脉冲)。

电池单元50包括电池壳体52，该电池壳体至少部分地可容纳在装置壳体14、16内。例如，如图4C所示，在所展示的实施例中，电池壳体52包括近端54和插入部分56，该插入部分从近端54向远侧延伸并且通过其近侧接入开口19部分地可插入第一壳体构件14内。如图4D所示，插入部分56限定一个或多个电池插座58，各自被配置为固持电池60，如下文更详细地描述。如图4E所示，每一个电池插座58包括输出端子62，该输出端子被配置为与充电电路80电通信，诸如经由PCB 82上的相应触点63。在所展示的实施例中，电池壳体52包括基座支撑构件64，诸如环形支架64，该环形支架沿着近端54的周边延伸。基座支撑构件64构造为允许装置2在近端54上自由站立。

如图4D所示，在所展示的实施例中，电池壳体52还包括接入集线器22，该接入集线器位于电池壳体52的近端54相邻处并且通过由基座支撑构件64限定的近端开口65可接入。接入集线器22包括电池盖66，该接入集线器在闭合位置(图1B)与开启位置之间迭代，在闭合位置中，电池插座58内的任何电池60被固定就位并与输出端子62接触，在开启位置中，电池60可插入电池插座58内并且/或者从该电池插座可移除。如图所示，电池盖66可以是摆动闩锁型盖，但其他盖类型也在本公开的范围内。接入集线器22还可以包括电子端口67，诸如USB-C端口67，该电子端口可以被配置为给一个或多个电池60充电并且/或者提供与外部计算机装置的电子通信，诸如用于监控装置2的操作和/或状态。接入集线器22可以包括指示器装置，诸如用于指示电池60何时正在经由电子端口67充电的电池充电LED显示器24。接入集线器22还可以包括附加端口68，该附加端口可以提供对第一壳体构件14的内部的接入。作为非限制性示例，例如，附加端口68可以为用于接入内部扬声器28(图1B)的一个或多个工具提供接入，该内部扬声器可以被配置为提供可听指示，诸如用于装置2何时完全充电以及/或者处于准备好治疗状态。应当理解的是，附加端口68可以具有其他用途。

继续参考图4C，电池壳体52的插入部分56包括一个或多个电池插座58，该电池插座被配置为可互换地固持至少两种类型的电池60。如本文所用，术语“可互换地”意指“在不同时间”或“在不同情况下”，而不需要对支持部件进行任何重新配置。例如，参考电池插座58，当提及电池插座58被配置成固持可互换的至少两种类型的电池60时，意指电池插座58被配置为在一种情况下固持第一类型电池(诸如碱性电池)，并且还被配置为在另一种情况下固持第二类型电池(诸如镍金属氢化物(NiMH)电池)，而不需要对电池插座58或电池壳体52的支撑部件进行任何重新配置。这种电池可互换性为用户提供了在不同电池类型之间进行选择的选项，这可以是显著的优点，特别是在电池可用性有限的区域。另外，如本文所用，短语“电池的类型”和“电池类型”是指电池单元化学的类型，即碱性、镍金属氢化物(NiMH)、锂离子(Li-Ion)、镍锌(NiZn)和镍镉(NiCd)等。

电池插座58被配置为固持特定型号和特定电池类型的电池。在所展示的实施例中，电池壳体52具有两(2)个电池插座58，各自被配置为固持AA型号的电池。以这种方式，电池插座58各自被配置为可互换地固持AA型号的碱性电池60(例如，1.5伏特)和AA型号的镍金属氢化物(NiMH)电池60(例如，1.25伏特)。在其他实施例中，作为非限制性示例，一个或多个电池插座58可各自被配置为还可互换地固持一种或多种另外的电池类型，诸如AA型号的锂(例如，锂离子(Li-ion))、锌碳，镍锌(NiZn)和镍镉(NiCd)。应当理解的是，在其他实施例中，电池插座58可以被配置为固持各种类型和/或各种型号的电池。例如，在其他实施例中，作为非限制性示例，一个或多个电池插座58可各自被配置为固持其他电池型号，诸如AAAA型号、AAA型号、B型号、C型号、D型号、9伏特或者各种扣式电池单元型号。应当理解的是，在另外的实施例中，作为非限制性示例，电池插座58还可以包括型号可调整的(例如，顺应性的)机构，用于可互换地固持具有不同型号的电池，诸如AAAA型号、AAA型号、AA型号、B型号、C型号、D型号、9伏特，以及不同电池类型，诸如碱性、镍氢、锌碳、锂(例如，Li-ion)、磷酸铁锂(LiFePO₄或“LFP”)、锂聚合物(例如，LiPo)、镍锌(NiZn)、镍镉(NiCd)和铅酸(例如，密封式铅酸(SLA)和阀控式铅酸(VRLA))。如本文所用，关于电池或电池类型，术语“预选的”意指此类电池或电池类型可在电池插座58中使用。因此，当以下实施方式涉及“预选的”一个或多个电池时，此类一个或多个电池可在电池插座58中使用。

如图4A所示，控制单元90控制充电电路80将来自电池单元50的电荷传送至能量储存单元70。特别地，控制单元90由电池60供电，并且被配置为操纵充电电路80，以提供能量储存单元70的增强充电的方式将电荷从电池60引导至能量储存单元70。作为非限制性示例，能量储存单元70包括至少一个能量储存装置72，诸如超级电容器、电池、电容器、多个任何此类储存装置和/或前述的各种组合。该至少一个能量储存装置72可具有在约0.01法拉至约250法拉范围内的总电容(或总等效电容)，并且更特别地在约0.15法拉至约7.5法拉范围内，并且更特别地在约1.20法拉至约1.30法拉范围内。

该至少一个能量储存装置72被配置为释放输出信号，该输出信号具有足够能量以对体内组织进行电穿孔。特别地，该至少一个能量储存装置72被配置为释放具有足够能量的多个能量脉冲，以通过下游部件转换为电穿孔脉冲。这些能量脉冲可以以各种脉冲组(即序列)递送，这些脉冲组被配置为提供相应的电穿孔治疗。如本文所用，术语“脉冲组”和“脉冲序列”是指具有足够能量的能量脉冲组，以对体内组织进行电穿孔。应当理解的是，每一个此类脉冲组或脉冲序列被配置为向患者提供相应的电穿孔治疗。还应当理解的是，每一个此类脉冲组或脉冲序列可以包括从一个脉冲(单个脉冲)至多于一个脉冲的脉冲数量范围，包括两个(2)、三个(3)、四(4)个、五(5)个、六(6)个、七(7)个、八(8)个、九(9)个、十(10)个以及多于十个脉冲。应当进一步理解的是，每一个此类脉冲组或脉冲序列可以包括一个或多个附加的能量脉冲，这些附加的能量脉冲缺乏足够的能量来对组织进行电穿孔，但这些附加的能量脉冲用于电穿孔治疗的其他目的，作为非限制性示例，诸如用于测量阻抗或其他参数，用以向控制单元90提供运转反馈信息。

就这一点而言，至少一个能量储存装置72被配置为释放各种输出信号，这些输出信号具有可用于提供电穿孔治疗的能量特性。例如，至少一个能量储存装置72可被配置为释放一个或多个能量脉冲，这些能量脉冲各自具有在约0.004焦耳至约4.5焦耳范围内的能量。该至少一个能量储存装置72还可被配置为释放脉冲序列(用于电穿孔治疗)，其中每一个脉冲序列具有在约0.015焦耳至约15.0焦耳范围内的总能量。应当理解的是，可以根据需要调整输出信号的能量幅度以定制用于对各种类型的组织(包括皮肤、脂肪、肌肉和粘膜组织)进行电穿孔的脉冲序列。

在所展示的实施例中，能量储存单元70包括多个超级电容器72，特别是串联连接的一对超级电容器72，以增加其所储存的电荷的电压。在所展示的实施例中，超级电容器72各自具有约1.25法拉的电容和约6.0伏特的最大电压，使得当串联连接时，超级电容器72具有约1.25法拉的总电容和约12.0伏特的总电压。使用一个或多个超级电容器72作为能量储存单元70的一个优点是超级电容器可以快速释放几乎所有其所储存的能量。因此，所展示的实施例的超级电容器72可以快速释放输出信号，该输出信号具有约90焦耳的总能量，各种比例的能量(以及高达几乎所有能量)可以转换为电穿孔脉冲。在其他实施例中，能量储存单元70可以被配置为释放输出能量信号，该输出能量信号具有在约7焦耳至约150焦耳范围内的总能量。因此，在本公开的实施例中，能量储存单元70可以被配置为释放输出能量信号，该输出能量信号具有至少约7焦耳、至少约10焦耳、至少约20焦耳、至少约30焦耳、至少约40焦耳、至少约50焦耳、至少约60焦耳、至少约70焦耳、至少约80焦耳、至少约90焦耳、至少约100焦耳、至少约110焦耳、至少约120焦耳、至少约130焦耳、至少约140焦耳、至少约150焦耳以及更大的值。应当理解的是，各种其他超级电容器配置和值(例如，电容和电压)在本公开的范围内。还应当理解的是，当能量储存单元70包括一个或多个超级电容器72时，该一个或多个超级电容器72可被称为“超级电容器单元”72。

控制单元90执行机器可读指令，该机器可读指令包括算法100(图6)，该算法适合于以最高效率从电池60(无论插入电池壳体52的预选的电池60的类型如何)基本提取最大能量(例如，最高充电电流)，以给超级电容器72充电，而不会对控制单元90的操作产生负面影响，该控制单元也由电池60供电。由于多种原因，这种配置特别有利。一个原因是，超级电容器72可以低电压储存能量，并产生几乎瞬时的高电流，这对于生成电穿孔脉冲很有用。另一个原因是，与储存微法拉的能量的常规电容器相比，超级电容器72具有显著更高的能量储存容量(例如，多个法拉)。与常规电容器相比，超级电容器72的电压更低，这可以通过串联连接超级电容器72来部分解决。另一个优点是，用超级电容器72以低电压储存能量节省了装置2内的整体空间，这允许装置2与现有技术的电穿孔装置相比具有更小的尺寸，这允许装置2以特别有利于大规模疫苗接种类型场景的工业化规模(即，数量)大规模生产。根据所展示的实施例的装置2的又一优点是，装置2可以长期储存在库存类型的场景中，并且还可以与上述预选的、广泛使用的、现成的电池类型一起使用，在跨全球的大多数位置的最终用户都可以轻松购买到这些电池类型。又一个优点是，算法100通过提高从电池汲取能量的效率，从而增加了电池的寿命，并且还通过保护电池免受过压、过热、输出低效或不足、着火和/或其他潜在损坏的影响，来提供额外的安全益处。使用可更换电池的又一优点是，用户可以根据需要给电池外部充电，并使这些电池准备好用于更换装置2中的用过的电池，诸如在诸如大规模疫苗接种场景的高使用场景中。这些优点有效地结合在一起，以提供一种小型、独立、可储存、广泛可用的手持式电穿孔装置2。应当理解的是，为了确保电池不泄漏，本文的装置2可以在没有电池的情况下储存。

还应当理解的是，相对于先前技术装置，上述供电相关的优点提供了具有更小的尺寸和更轻的重量的装置2。这些尺寸和重量的节省允许装置2具有增强的工效学特征，这些增强的工效学特征与尺寸和重量的节省相结合提供了关于可用性的另外优点，特别是在高使用场景中，诸如大规模疫苗接种场景中。这些可用性优点包括减少操作人员疲劳。特别地，作用角度A1和递送触发器20的手枪式握把设计允许用户的手腕在治疗期间保持基本垂直于患者的手臂，这已被观察到减少了用户手腕上的压力。所展示的实施例的装置2还能够使治疗部位(例如，注射泡)的可视性更好，因为装置2的主体(例如，第一壳体构件14)基本与治疗部位成直角，并且电极阵列34向远侧逐渐变细。这些特征提供了药物注射部位的更好的可视性，允许电极10的更好的共同定位以注射泡为中心。装置2可以由用户以坐姿和站姿握持，再次减少诸如在用户的手腕处的用户疲劳。已经观察到这些特征使得用户更容易使电极10以适当的插入角度和插入深度保持在患者组织中。应当理解的是，在治疗期间，电穿孔脉冲通常会引起患者的肌肉随着每一个脉冲收缩，从而引起患者的手臂弯曲。为了最佳治疗，因此，对于用户来说使电极10以适当的插入深度保持在靶组织中至关重要。例如，如果电极退出少量，则由组织引起的阻抗减小，从而增加电极10处的电流，这会引起电极插入点处的不良转染和潜在烧伤。凭借重量轻且尺寸合适，并且凭借具有易于保持的插入深度和应用角度A1，前述挑战更容易地可避免。

现在参考图5，所展示的实施例的充电电路80包括电池单元50、超级电容器72和控制单元90。控制单元90进行电流调节84操作，以控制从电池60汲取的电流(本文称为“充电电流”)，用以传送至超级电容器72。充电电路80还可以包括位于电池单元50与超级电容器72之间的至少一个升压调节器86，用于增加(例如，“升压”)传送至超级电容器72的电池信号的电压。此类升压调节器86的使用可以将电压从电池电压增加至升压电压，该升压电压优选地基本等于超级电容器72完全充电时的电压，其可以被称为“完全超级电容器电压”。作为非限制性示例，升压电压可以在约5.0伏特至约20.0伏特范围内，并且更特别地在约10.0伏特至约14.0伏特范围内，并且更特别地在约11.5伏特至约12.5伏特范围内。在一个特定非限制性示例中，目标升压电压为约11.7伏特至约12伏特，该目标升压电压可根据多个超级电容器72的电压容量来定制。

在另外的实施例中，充电电路80可以包括至少一个附加升压调节器88。在此类实施例中，附加升压调节器88可以位于电池单元50与升压调节器86之间。在此类实施例中，附加升压调节器88可被称为“第一升压调节器”88，并且另一个可被称为“第二升压调节器”86。另外，第一升压调节器88可以说是将充电电流的电压从电池电压升压至第一升压电压，并且第二升压调节器86可以说是将充电电流的电压从第一升压电压升压升压至第二升压电压(即，完全超级电容器电压)。应当理解的是，升压调节器往往在更高的输入电压下操作效率更高；因此，第一升压调节器88和第二升压调节器86的使用可以提高第二升压调节器86的效率，该第二升压调节器将电压升压至完全超级电容器电压。作为非限制性示例，参考升压电压，第二升压电压可以在上述范围内，并且第一升压电压可以在约2.0伏特至约10.0伏特范围内，并且更特别地在约3.5伏特至约7.0伏特范围内，并且更特别地在约4.8伏特至约5.6伏特范围内。在一个特定非限制性示例中，第一升压电压为约5.2伏特，并且第二升压电压为约11.84伏特。

第一升压调节器88和第二升压调节器86沿着从电池单元50延伸至能量储存单元70的充电电路80的第一主支路85定位。控制单元90沿着充电电路80的第二控制支路87设置，该第二控制支路从电池单元50延伸至控制单元90并且与第一支路85并联。应当理解的是，如由控制单元90所控制，电流调节84可以由第二升压调节器86进行。在所展示的实施例中，控制支路87包括插在电池单元50与控制单元90之间的控制单元升压调节器89。控制单元升压调节器89被配置为沿着控制支路87将电压从电池电压升压至升压控制电压，该升压控制电压至少等于控制单元90的最小操作电压。升压控制电压可以在约1.7伏特至约7.0伏特范围内，并且更特别地在约2.0伏特至约5.0伏特范围内，并且更特别地在约3.0伏特至约3.5伏特范围内。在一个特定非限制性示例中，升压控制电压为约3.3伏特。

控制单元90可以包括集成电路92，该集成电路可以包括处理器94，诸如微处理器94，用于执行机器可读指令(例如，算法)，并且用以进行电流调节84操作，用于控制传送至超级电容器72的电池信号的充电电流。控制单元90还可以包括计算机存储器96，诸如用于存储机器可读指令。计算机存储器96与处理器94电通信并且可以并入集成电路92中。作为非限制性示例，集成电路92可以是32位ARM核心类型的微控制器。

超级电容器单元72以输出信号输出储存在其中的充电电能(例如，以完全超级电容器电压)，该输出信号传输到下游部件，该下游部件将该输出信号定制为电穿孔信号。一种此类下游部件是高压供应升压器98，该高压供应升压器将输出信号的电压(例如，完全超级电容器电压)升压至电穿孔电压，该电穿孔电压可以在约5伏特至约1000伏特(1kV)范围内，并且更特别地在约100伏特至约400伏特范围内，并且更特别地在约175伏特至约250伏特范围内。在一个特定非限制性示例中，电穿孔电压在约190伏特至约210伏特范围内。附加下游部件包括安全电路系统、一个或多个保险丝、附加电流(安培数)调节器、运转反馈电路系统和用于控制电极10的脉冲发射模式的脉冲开关矩阵，该发射模式在下文更详细地描述。递送至电极10的一个或多个电穿孔脉冲可以具有在约0.01Amp至约2.0Amp范围内的电流幅度，并且更特别地在约0.05Amp至约0.5Amp范围内，并且更特别地在约0.15Amp至约0.25Amp范围内。一个或多个电穿孔脉冲可各自具有约100微秒(μs)至约500毫秒(ms)范围内的脉冲持续时间，并且更具体地在约1.0毫秒(ms)至约100毫秒(ms)范围内，并且更具体地在约40毫秒(ms)至约60毫秒(ms)范围内。电穿孔脉冲的数量可以在1个脉冲至约10个脉冲范围内，并且更具体地在约3个脉冲至约5个脉冲范围内。对于多脉冲递送，每一个电穿孔脉冲可以通过约1毫秒至约5秒范围内的脉冲延迟在时间上与相邻脉冲间隔开。

应当理解的是，在具有多个电极的实施例中，一个或多个电穿孔脉冲可以根据各种脉冲发射模式来递送，在各种脉冲发射模式中脉冲序列中的各种脉冲被递送至各种预定的电极10。在一个特定非限制性示例中，装置2具有在空间上以三角形式样布置的三(3)个电极。在该特定示例中，电穿孔脉冲以脉冲序列递送，使得在该序列中的每一个脉冲期间，电极10中的一者是正极的或“运转的”(即，将脉冲递送至组织)，电极10中的一者是负极的(即，返回电极)，并且另一个电极10是浮动的或中性的(例如，可以用于测量阻抗，用于提供反馈)。在此类示例中，对于脉冲序列中的连续脉冲，脉冲发射模式可以采用不同的电极10作为正电极、负电极和中性电极10。在其他示例性实施例中，脉冲序列中的脉冲可以从两个正电极递送至单个负电极。在又一示例性实施例中，脉冲序列中的脉冲可以从一个正电极递送至两个负电极。在另外的示例性实施例中，装置2可以具有四个或更多个电极10。在此类实施例中，脉冲序列中的任何脉冲可利用一个或多个正电极10、一个或多个负电极10以及一个或多个中性电极10。应当理解的是，由超级电容器单元72释放的输出信号可以根据需要通过下游部件进行定制，以通过电极10提供任何期望的脉冲发射模式。

在所展示的实施例的一个特定非限制性示例中，装置2具有三(3)个电极10，这三个电极递送一系列四(4)个电穿孔脉冲，这四个电穿孔脉冲各自具有在约180伏特至约220伏特范围内的电压、在约0.18Amp至约0.22Amp范围内的电流幅度和在约40毫秒(ms)至约60毫秒(ms)范围内的脉冲持续时间，其中脉冲之间的脉冲间延迟在约200毫秒(ms)至约3.5秒范围内。应当理解的是，各种其他脉冲参数(例如，电压、电流幅度、脉冲持续时间和脉冲间延迟)在本公开的范围内。还应当理解的是，装置2可以被配置为在电穿孔脉冲之前和/或之间递送一个或多个附加的非电穿孔脉冲。非电穿孔脉冲的一个此类示例涉及递送一个或多个阻抗脉冲(即，用于测量靶组织中的阻抗)，以向控制单元90提供反馈数据，该控制单元解释反馈数据，以实时调整电穿孔脉冲，从而为装置2提供反馈机构。此类反馈数据可用于以恒定电流幅度保持递送至组织的电穿孔脉冲，如于2008年4月24日公开的题为“ELECTROPORATION DEVICES AND METHODS OF USING SAME FOR ELECTROPORATION OFCELLS IN MAMMALS”的国际公开号WO 2008/048632(“'632参考文献”)中更全面地描述，并且/或者用以确定与电极尖端接触的组织类型(例如，皮肤、脂肪或肌肉)，如于2020年4月7日签发的题为“VARIABLE CURRENT DENSITY SINGLE NEEDLE EECTROPORATION SYSTEM ANDMETHOD”的美国专利10,610,684(“'684参考文献”)，其中的每一者的全部公开内容均特此通过引用并入本文。

现在参考图6，示出了用于从电池60给能量储存单元70充电的算法100的示例。算法100被具体地配置为指导控制单元90操作充电电路80，以优化能量储存单元70的充电，诸如超级电容器72(或者，在其他实施例中，一组电容器、电池或前述的组合)。算法100指导控制单元90有效地从电池60中提取最大能量(在所展示的示例中为最高充电电流)，而不将充电电压降低到低于控制单元90的最小操作电压(例如，对于上述非限制性示例约3.3伏特)。算法100还指导控制单元90向用户传达指示装置2的各种充电状态的各种指示信号或输出。这些指示输出包括经由电源LED 25和治疗LED 26的光学输出，并且可以可选地包括经由扬声器28(参见图1A至图1B)的一个或多个可听输出。

应当理解的是，图6中所示出的示例性算法100是根据本公开的一个非限制性示例实现方式定制的。特别地，该非限制性示例实现方式涉及从一对AA型号的电池60给具有一对串联连接的超级电容器72的能量储存单元70充电，这对AA型号的电池可互换地是一对镍氢电池或一对碱性电池。此外，算法100被具体地定制为使用这些多种类型的电池60(镍氢和碱性电池)给超级电容器72充电，并响应于电池60的充电水平来调整充电电流。应当理解的是，虽然算法100的以下实施方式具体指的是基于示例性非限制性实现方式的算法100的所展示的实施例，但是算法100的各种特征可以针对示例性实现方式和/或针对其他实现方式进行调整，同时仍然在本公开的范围内。作为非限制性示例，例如，虽然算法100的所展示的实施例被定制用于可互换地与AA型号的镍氢电池和碱性电池一起使用，但是算法100可以被调整用于与其他功率输出要求和其他电池型号和类型一起使用，诸如锂离子(Li-Ion)电池、镍锌(NiZn)电池和镍镉(NiCd)电池。将在下文更详细地讨论算法100的可能变体的非限制性示例。

算法100被配置为响应于(即，由其确定)条件语句结果，在多个可能的充电状态的各种充电状态之间转变充电电流，该条件语句结果采用充电电流的所测量的输入参数作为条件语句的条件。所展示的算法100采用充电状态S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10。充电状态S0可以被称为“初始化”或“初始”状态S0，这种状态在经由电源按钮18打开装置2时自动发生。在初始化S0完成之后，算法100在充电状态S1至S8的各种序列之间选择性地转变充电电流，来给超级电容器72充电到充电状态S9(在这种状态下，超级电容器72处于准备好治疗状态，意味着准备释放用于生成电穿孔脉冲的输出信号)，或到达充电状态S10，在这种状态下，控制单元90确定电池60缺乏足够的电荷来给超级电容器72充电而不降低到低于控制单元90的最小操作电压。在充电状态S10，控制单元90停止给超级电容器72充电，并且向用户指示电池60总体耗尽。因此，充电状态S10可以被称为“耗尽电池”状态和/或“中止”状态。此外，充电状态S10提供了重要的安全特征，因为如果充电电流引起电压降低到低于控制单元90的最小操作电压，则控制单元90不能在超级电容器充电期间可靠地监控输入参数，如果不中断，这可能导致各种部件过热并可能损坏装置2。

所展示的实施例的算法100采用两种主动充电的一般模式：(1)初级充电(状态S1、S4和S7)，在该模式中，电池60给超级电容器72充电至完全充电水平(即，“完全充电”)；以及(2)充电完成充电(状态S9)，这种模式发生在超级电容器72达到基本接近其完全充电水平的最小阈值充电水平之后。出于本公开的目的，当超级电容器72处于或高于最小阈值充电水平(如通过电压所测量的)时，超级电容器72可被表征为完全充电。在充电完成充电(状态S9)期间，采用充电电流来使超级电容器72基本保持在完全充电(即，恒定电压)。在所展示的实施例中，一旦充电电流进入充电完成充电(状态S9)，装置2就准备好治疗。因此，充电状态S9可以同义地被称为“充电完成”和“准备好治疗”充电状态S9。所展示的实施例的算法100还包括指示充电状态S2、S3、S5、S6、S8，这些充电状态向用户指示从初级充电S1、S4、S7转变至充电完成充电S9。此外，在指示充电状态S2、S3、S5、S6、S8下，算法100指导控制单元90向用户指示(经由电源LED 25)在给超级电容器72充电至完全充电后，电池60是否具有总体上正常的充电水平或低充电水平。在算法100的一些实施例中，指示充电状态S2、S3、S5、S6、S8可以说是在初级充电S1、S4、S7和充电完成充电S9之间瞬时发生。

在所展示的实施例中，算法100在三(3)个可能的初级充电状态S1、S4、S7之间选择，用于给超级电容器72充电，每一个主要充电状态S1、S4、S7使用不同的最大充电电流幅度(例如，高、中和低电流)，该最大充电电流幅度定制为适应预选的电池类型和相关的电池充电水平。算法100被配置为根据需要在初级充电状态S1、S4、S7之间从高电流(S1)转变到中电流(S4)再转变到低电流(S7)初级充电，来给超级电容器72充电，同时至少保持控制单元90的最小操作电压。应当理解的是，用于初级充电状态S1、S4和S7的以下示例性电流幅度是基于上述非限制性示例性实现方式；在算法100的其他实施例中，可以采用不同的最大电流幅度。

初级充电状态S1采用约2000mAmp(2Amp)的充电电流，这是初级充电状态的最高充电电流；因此，S1也可以被表征为“高充电”初级充电状态S1。对于与诸如镍氢电池的可处理高电流放电(例如，充电电流)的电源一起使用，2000mAmp的充电电流特别有利。

初级充电状态S4采用约446mAmp(0.446Amp)的充电电流，并且也可以被称为“中充电”初级充电状态S4。对于与镍氢电池和碱性电池60两者一起使用，可以有利地采用约446mAmp(0.446Amp)的充电电流。例如，约446mAmp的充电电流可以为镍氢电池60提供降压充电电流(从S1)。另外，具有完全或高电池充电水平的碱性电池60可以释放446mAmp，同时至少保持控制单元90的最小操作电压。

初级充电状态S7采用约250mAmp(0.250Amp)的充电电流，并且也可以被称为“低充电”初级充电状态S7。250mAmp的充电电流对于提取NiMH电池60内可用的剩余电荷以及为碱性电池60提供降压充电电流(从S4)特别有利，同时至少保持控制单元90的最小操作电压。

算法100采用以下所测量的输入参数来确定充电状态S0至S10之间的转变路径：

(A)电池电压(“Vbatt”)，即在相应充电状态期间所测量的电池电压。在第一位置测量电池电压(Vbatt)，该第一位置可以在电池输出端子62处或在输出端子62与第一升压调节器88之间。

(B)电池Δ电压(“Vd”)，即，当负载(即，超级电容器72)施加到电池60时电池电压的变化/降低。通过在电池给超级电容器72充电时测量电池的持续电压并将持续值与电池电压的基线空载值(Vbatt)进行比较来计算电池电压的变化/降低。电池Δ电压(Vd)可以在第一位置测量。

(C)第一升压电压(“5V2”)，即，由第一升压调节器88产生的升压电压，在第二位置测量，该第二位置在第一升压调节器88处或第一升压调节器88与第二升压调节器86之间。

(D)第二升压电压(“VDD_CAP”)，即，由第二升压调节器86产生的升压电压，在第三位置测量，该第三位置在第二升压调节器86处、超级电容器72处或其之间的中间位置处(在所展示的实施例中，第二升

压电压是输入超级电容器72的电压)；

(E)状态充电持续时间(“t”)，即指定初级充电状态S1、S4、S7下的充电持续时间。

(F)总充电持续时间(“T total”)，即，从高电流初级充电状态S1开始时开始的总初级充电持续时间。

应当理解的是，通过测量这些输入参数，控制单元90(如由算法100的指导)有效地确定电池壳体50中采用的电池60的类型以及它们的总体电池充电水平。

继续参考图6，现在将描述算法100的进一步实施方式。当装置2打开时，控制单元90执行算法100，该算法开始于初始化充电状态S0，在该充电状态下没有从电池60汲取充电电流，并且在该充电状态下电源LED 25处于关闭状态。在初始化S0下，控制单元90开始在第一位置测量电池电压(Vbatt)，并且还在第二位置测量第一升压电压(5V2)，以确定所测量的值是否等于或超过相应的预定的阈值，这作为触发转变到S1或S10的先决条件。特别地，控制单元90以100毫秒(ms)的采样间隔对电池电压(Vbatt)和第一升压电压(5V2)进行采样。如果控制单元90确定电池电压(Vbatt)不超过(即，小于或等于)2.1伏特的阈值，则充电状态从S0转变到耗尽电池状态S10。在耗尽电池状态S10下，控制单元90引起电源LED 25闪烁红光，向用户指示电池60缺乏足够的电池电荷来给超导体72充电。这指导用户经由USB-C端口67给电池60充电，或者将电池更换为不同的镍氢电池或碱性电池60并重新开始。然而，如果在初始化S0期间，控制单元90确定电池电压(Vbatt)超过2.1伏特的阈值，并且第一升压电压(5V2)测量值的平均值等于或超过2.5伏特的阈值，则充电电流转变至S1(高电流初级充电)。

在高电流初级充电S1开始时，充电电路80从电池汲取电流并将2000mAmp的充电电流传送至超级电容器72。另外，控制单元90开始测量状态充电持续时间t和总充电持续时间T。控制单元90还引起电源LED 25闪烁绿光，向用户指示装置2处于初级充电状态S1、S4、S7中的一者。控制单元90继续以100毫秒(ms)的间隔对电池电压(Vbatt)和第一升压电压(5V2)进行采样。控制单元90还开始以采样间隔(100ms)测量电池Δ电压(Vd)和第二升压电压(VDD_CAP)(后者在第三位置测量)。在前述条件下，如果在状态充电持续时间t等于60秒的第一阈值状态充电持续时间之前，控制单元90确定第二升压电压(VDD_CAP)等于或超过(即，达到或实现)11.7伏特的最小阈值电压(即，基本等于完全超级电容器电压)，只要在第一阈值充电持续时间之前(t≤60秒)未发生以下三个触发条件，则充电电流就转变至指示充电状态S2：(1)电池Δ电压(Vd)等于或超过0.6伏特的阈值Δ电压；或者(2)电池电压(Vbatt)等于1.9伏特的阈值电压或降低至低于该阈值电压；(3)或者第一升压电压(5V2)等于2.5伏特的阈值电压或降低至低于该阈值电压，如下文进一步讨论。

在指示充电状态S2下，算法100指导控制单元90引起电源LED 25发出稳定的绿光，向用户指示超级电容器72完全充电，并且电池60至少保持在中充电水平。电源LED 25在整个充电完成充电状态S9期间持续发出稳定的绿光。然而，如果仅在第一阈值状态充电持续时间(t＝60秒)过去时或之后但在状态充电持续时间t等于90秒的第二阈值状态充电持续时间(t＝90s)之前，控制单元90确定第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压，并且只要上述三个触发条件均未发生，则算法100就指导控制单元90将充电电流转变到指示充电状态S3。在S3下，电源LED 25发出稳定的黄光，向用户指示超级电容器72完全充电，但电池60在超级电容器充电之后处于低电池充电水平。此后，电源LED 25在整个充电完成充电状态S9期间持续发出稳定的黄光。

再次参考高电流初级充电状态S1，如果在第二升压电压(VDD_CAP)可以等于11.7伏特的阈值电压之前(即，超级电容器72达到完全充电之前)，并且在三个触发条件中的任一者发生之前，状态充电持续时间t等于或超过90秒的第二阈值状态充电持续时间(t＝90s)，则控制单元90将充电电流转变到耗尽电池状态S10。然而，如果在第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压之前，并且在第三阈值状态充电持续时间结束(t＝90s)之前，三个触发条件中的任一者发生，则控制单元90将充电电流转变到中电流初级充电状态S4。

在中电流初级充电状态S4开始时，充电电流减小至约446mAmp，并且控制单元90开始测量相应状态充电持续时间t(即，控制单元90开始测量新状态充电持续时间t，从t＝0时开始)。控制单元90继续测量在状态S1开始时开始的总充电持续时间T。电源LED 25持续闪烁绿光，指示装置2保持在初级充电状态S1、S4、S7中的一者。控制单元90可以重新开始对输入参数的一者或多者进行采样。例如，控制单元90可以100毫秒(ms)的间隔重新开始对电池Δ电压(Vd)和第一升压电压(5V2)进行采样，同时继续对第二升压电压(VDD_CAP)和电池电压(Vbatt)进行采样。在前述条件下，如果在状态充电持续时间t等于90秒的第一阈值状态充电持续时间(t＝90s)之前，并且在总充电持续时间T超过150秒的总充电持续时间阈值(T>150s)之前，控制单元90确定第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压(即，超级电容器72达到完全充电)，并且只要前面提到的三个触发条件之前均未发生，则充电电流就转变为指示充电状态S5。

在充电状态S5下，电源LED 25发出稳定的绿光，向用户指示超级电容器72完全充电，并且电池60至少保持在中充电水平。此后，电源LED 25在整个充电完成充电状态S9期间持续发出稳定的绿光。然而，如果在第一阈值状态充电持续时间过去(t＝90s)时或之后，但在状态充电持续时间t等于120秒的第二阈值状态充电持续时间(t＝120s)之前，并且在总充电持续时间T超过150秒的总充电持续时间阈值(T>150s)之前，控制单元90确定第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压(即，超级电容器72达到完全充电)，并且只要前面提到的三个触发条件均未发生，则算法100就指导控制单元90将充电电流转变至指示充电状态S6。在S6下，电源LED 25发出稳定的黄光，向用户指示超级电容器72完全充电，但电池60在超级电容器充电之后处于低电池充电水平。此后，电源LED 25在整个充电完成充电状态S9期间持续发出稳定的黄光。

再次参考中电流初级充电状态S4，如果在状态充电持续时间t等于或超过120秒的第二阈值状态充电持续时间(t＝120s)之前，或在总充电持续时间T超过150秒的总充电持续时间阈值之前(T＝150s)，第二升压电压(VDD_CAP)没有达到11.7伏特的阈值电压(即，超级电容器72没有达到完全充电)，并且三个触发条件均未发生，则算法100指导控制单元90将充电电流转变到耗尽电池状态S10。然而，如果在第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压之前(即，在超级电容器72达到完全充电之前)，并且在第二阈值状态充电持续时间结束(t＝120s)之前，并且在150秒的总充电持续时间阈值结束之前(T＝150s)，三个触发条件中的任一者发生，则算法100指导控制单元90将充电电流转变到低电流初级充电状态S7。

在低电流初级充电状态S7开始时，充电电流减小至约250mAmp，并且控制单元90开始测量相应状态充电持续时间t(即，控制单元90开始测量新状态充电持续时间t，从t＝0时开始)。控制单元90继续测量在状态S1开始时开始的总充电持续时间T。电源LED 25持续闪烁绿光，指示装置2保持在初级充电状态S1、S4、S7中的一者。控制单元90以100毫秒(ms)的间隔重新开始对电池Δ电压(Vd)和第一升压电压(5V2)进行采样，同时继续对第二升压电压(VDD_CAP)和电池电压(Vbatt)进行采样。在前述条件下，如果在状态充电持续时间t达到140秒的阈值(t＝140s)之前，并且在总充电持续时间T超过150秒的阈值之前(T＝150s)，控制单元90确定第二升压电压(VDD_CAP)达到11.7伏特的阈值电压(即，超级电容器72达到完全充电)，只要以下两个触发条件之前均未发生，则算法100指导控制单元90将充电电流转变至指示充电状态S8：(1)电池电压(Vbatt)等于1.6伏特的阈值电压或降低至低于该阈值电压；或者(2)第一升压电压(5V2)等于2.5伏特的阈值电压或降低至低于该阈值电压。在指示充电状态S8下，电源LED 25发出稳定的黄光，向用户指示超级电容器72完全充电，但电池60在超级电容器充电之后处于低电池充电水平。此后，电源LED 25在整个充电完成充电状态S9期间持续发出稳定的黄光。然而，如果在低电流初级充电状态S7下，前面提到的两个触发条件中的任一者发生，则算法100指导控制单元90将充电电流转变至耗尽电池状态S10。对于低电流初级充电状态S7，选择所展示的实施例的1.6伏特的电池电压(Vbatt)阈值，因为它提供了超过0.5伏特的安全余量，这表示使得装置2的所有电气部件按预期操作所需的最小电池电压。在负载下时(即，在给超级电容器72充电时)，1.6伏特的电池电压(Vbatt)提供了足够的余量以引起电源LED 25闪烁红光，从而指示电池60耗尽并且需要重新充电或更换。应当理解的是，如果触发了各种阈值，通过将充电电流转变为更低的电流充电状态，算法100还有效地提供安全保护，这些安全保护防止，或至少显著降低电池遭受过压和潜在过热的可能性，否则这可能会产生负面后果，特别是如果过热的电池产生输出低效或不足，或更糟糕的是，遭到损坏、腐蚀、着火以及/或者导致装置2损坏。

在充电完成充电状态S9下，算法100指导控制单元90将充电电流以约250mAmp传输至超级电容器72。在所展示的实施例中，选择约250mAmp的充电完成充电电流出于多种原因，包括为了简单起见，考虑到在所展示的示例中，250mAmp也是初级充电状态S7期间采用的充电电流。算法100可以指导控制单元90采用充电完成充电电流(约250mAmp)将超级电容器72保持在完全充电水平，对于所展示的示例而言，该完全充电水平在11.7伏特的最小阈值与11.84伏特的上限电压设置之间。应当理解的是，虽然所展示的实施例的超级电容器72具有12.0伏特的最大(完全充电)电压，但是算法100在充电完成充电S9期间施加11.84伏特的上限电压以延长超级电容器72的使用寿命。应当理解的是，可以基于特定实现方式根据需要调整充电完成充电电流幅度。还应当理解的是，对于所展示的示例，在超级电容器72达到完全充电之后，并且在未施加负载到其上的情况下，超级电容器72汲取显著小于250mAmp的电流以保持完全充电。

在充电完成充电状态S9下，算法100还指导控制单元90将电源LED 25保持在与从相应的指示充电状态S2、S3、S5、S6或S8转变的充电信号相同的指示。因此，如果充电电流从S2或S5转变到充电完成充电状态S9，则电源LED 25将在整个充电完成充电期间发出稳定的绿光，而如果充电电流从S3、S6或S8转变到充电完成充电状态S9，则电源LED 25将在整个充电完成充电期间发出稳定的黄光。另外，在充电完成充电状态S9，算法100指导控制单元90引起治疗LED 26发出稳定的绿光，指示装置2准备好治疗，这意味着在用户激活递送触发器20后，超级电容器72准备好将输出信号释放到下游部件，该下游部件继而将该输出信号转换为一个或多个电穿孔脉冲。在超级电容器72释放输出信号之后，算法100指导控制单元90终止超级电容器充电。作为非限制性示例，控制单元90在一个或多个阻抗测试脉冲递送至组织并产生成功结果之后，并且在序列中的第一电穿孔脉冲递送至组织之前，终止超级电容器充电。优选地，在输出信号释放之后，算法100指导控制单元90关闭装置2，使得装置2保持关闭，直到用户通过按下电源按钮18以打开装置2来重新启动充电序列。这作为装置2的一次性安全特征。

应当理解的是，选择前述高、中和低充电电流(即，分别为约2000mAmp、约446mAmp和约250mAmp)用于所展示的实施例的算法100的具体非限制性示例，并且这些电流值是出于与用户界面参数(例如，电源LED和治疗LED)相关并且与优化电池容量相关的具体目的和考虑而选择的。还应当理解的是，前述输入参数(例如，电池电压(Vbatt)、电池Δ电压(Vd)、第一升压电压(5V2)、第二升压电压(VDD_CAP)、状态充电持续时间(t)和总充电持续时间(T))以及其各自的阈值是基于与所展示的实施例相关的具体目的和考虑来选择的。现在将描述此类目的和考虑的非限制性示例。

S1，高电流(2000mAmp)初级充电：

初级充电状态S1旨在可处理高电流放电的电源，诸如镍氢电池，以及处于高电池充电水平的碱性电池。选择2000mAmp的充电电流作为用于所展示的实施例的最高电流。该电流水平适用于与镍氢电池一起使用。对于其电池容量的大部分(约64％)，镍氢电池可以承受2000mAmp超级电容器充电的放电水平。如果在该高充电电流期间电池电压(Vbatt)降低太低或者电池Δ电压(Vd)升高太高，则转变到S4并且可能转变到S7的动作允许充电电路80利用剩余的(约36％)电荷。2000mAmp的充电电流也可与具有高电池充电水平的碱性电池一起使用，尽管即使完全充电的碱性电池在约4至6次使用之后往往会触发转变至初级充电状态S4。

应当理解的是，当电池在S1充电期间耗尽并且电池电压固有地降低时，从电池60汲取的电流必须增加，以保持第一升压调节器88(5V2)所需的功率，用于高电流充电S1。如果对于电池而言，该功率变得太大以致于无法在不使第一升压调节器输出(5V2)骤降的情况下放电，则超级电容器充电停止(即，充电电流转变到S10)。然而，如果电池电压(Vbatt)、电池Δ电压(Vd)和第一升压电压(5V2)保持在其阈值内，则高电流初级充电S1将继续，直到超级电容器达到其完全充电电压水平(至少11.70伏特)或直到状态充电持续时间(t)超过其阈值。发明人已经通过测试确定，使用镍氢电池以高电流充电S1给超级电容器充电平均需要约21秒的时间。

S4，中电流(446mAmp)初级充电：

初级充电状态S4采用比S1更低的充电电流，并且旨在与镍氢电池和碱性电池两者一起使用。在所展示的实施例中，选择446mAmp充电水平用于S4，因为它是镍氢电池的适当降压电流(例如，在需要更低的充电电流之前释放其容量的剩余30％)，并且还因为碱性电池可处理所需的功率输出，以防止第一升压调节器(5V2)崩溃。发明人已经通过测试确定，当涉及从S1转变到S4时，平均需要约45秒(总共)给超级电容器72充电(如镍氢电池和碱性电池两者的合计)，其中当在充电过程中的任何点采用S4时，各个充电时间的范围为约30秒至约140秒。

S7，低电流(250mAmp)初级充电：

如果电池电压(Vbatt)、电池Δ电压(Vd)或第一升压电压(5V2)中的任一者在S4期间降低至在它们的阈值之外，则在所展示的实施例中初级充电状态S7是将采用的最低充电电流。在所展示的实施例中，选择250mAmp充电水平用于S7，因为它进一步降低了充电负载，使得镍氢电池可以利用其最后剩余的电荷，并且还使得碱性电池具有辅助初级充电水平进行操作。例如，通过测试已经观察到，在初级充电状态S7下施加250mAmp的充电电流对于有效地从AA型号的碱性电池中提取剩余的约50％至60％的电池电荷非常有用。应当理解的是，在所展示的实施例中，预期碱性电池将主要在中电流和低电流初级充电状态S4、S7下操作，因为碱性电池的特性更适合于中电流和/或低电流放电的更长持续时间。发明人通过测试已经确定，当涉及从S1转变到S4以及从S4转变到S7时(如镍氢电池和碱性电池两者的合计)，平均需要约90秒(总共)给超级电容器72充电，其中当在充电过程中的任何点采用S7时，各个充电时间范围为约60秒至约140秒。

充电状态之间的转变：

电子硬件(例如，充电电路80和其他装置电路系统)被设计为能够监控各种关键部件并使用该测量值来协助超级电容器充电循环的优化。在所展示的实施例中，仅在初始化S0和初级充电状态S1、S4和S7期间监控电池电压(Vbatt)和电池Δ电压(Vd)；并且在充电完成充电S9期间及之后监控第一升压电压(“5V2”)和第二升压电压(“VDD_CAP”)。主动监控电源电压(即，电池电压(Vbatt)和电池Δ电压(Vd))和第一和第二升压调节器电压(5V2和VDD_CAP)以及状态和总充电时间(t和T)，以确定电池类型(即，镍氢或碱性)以及其充电水平，直到超级电容器充电循环完成。此外，测量并采用这些参数，以确定适当的充电电流，以便与电池类型和电池充电水平一起使用。

电池Δ电压(Vd)：

在所展示的实施例中，仅在高电流和中电流初级充电状态S1、S4下测量电池Δ电压(Vd)。优选地，当S1和S4中的每一者充电开始时，仅在较短持续时间内(以100ms的间隔，总共持续1.6秒)监控电池Δ电压(Vd)。在初始化时，记录电池基线电压，并用于与运转电池电压(Vbatt)测量值进行比较，用于计算初级充电状态S1和S4期间的电池Δ电压(Vd)。该电池Δ电压(Vd)读数可用于有效地确定电池中剩余多少电荷。随着电池充电水平降低，电池Δ电压(Vd)随着每一个负载(例如，S1和S4)增加。在特定阈值，电池Δ电压(Vd)可以指示电池不能维持充电负载，从而需要转变到更低的电流充电状态(例如，S1到S4，并且可能从S4到S7)。对于所展示的实施例，选择0.6伏特的电池Δ电压(Vd)阈值，因为它表示来自电池的响应，该响应指示它们不能在不使第一升压电压(5V2)骤降的情况下维持所施加的负载。因此，算法100指导控制单元90在5V2骤降事件发生之前转变到更低的初级充电状态S4或S7。

电池电压(Vbatt)：

在初始化S0期间，在每一个初级充电状态S1、S4、S7的整个过程中，监控电池电压(Vbatt)，并且超级电容器一达到完全充电就停止。在这些状态中的每一者下，控制单元90每100ms对电池电压(Vbatt)进行采样。在初始化S0期间，在这种状态下由充电电流供电的唯一负载是控制单元升压调节器89(3.3伏特)，如果电池电压(Vbatt)经测量处于或低于初始阈值(2.1伏特)，则充电电流直接转变至耗尽电池状态S10。如果在初始化S0期间电池电压(Vbatt)保持高于初始阈值(2.1伏特)，并且第一升压电压(5V2)经测量处于或高于相应阈值(2.5伏特)，则充电电流转变为高电流初级充电状态S1，在高电流初级充电状态下，超级电容器开始充电，并且开始对S1进行采样。如果在S1期间电池电压(Vbatt)降低至低于相应阈值(1.9伏特)，则充电电流转变至S4。如果在S4期间电池电压(Vbatt)降低至低于相应阈值(1.9伏特)，则充电电流转变至S7。如果在S7期间电池电压(Vbatt)降低至低于相应阈值(1.6伏特)，则充电电流转变至S10。

电池电压(Vbatt)在充电状态S0、S1、S4和S7期间监控并用于触发状态转换的主要原因是作为安全措施操作，用于在初始化和初级充电期间防止用于操作控制单元90(3.3伏特)的升压电压骤降。相关地，对于不太适合于高放电的电池类型，在充电状态S0、S1、S4和S7期间监控电池电压(Vbatt)还有助于转变到更保守的充电特性(例如，更低的充电电流)。例如，当采用碱性电池时，立即测量到在S1下的电池电压(Vbatt)处于或低于1.9伏特的阈值，立即将充电电流转变到S4，这更适合于碱性电池。换句话说，采用电池电压Vbatt作为转变参数帮助将特定电池类型转变到更合适的充电电流(S4、S7)，并且使剩余电池电荷的使用最大化。

对于所展示的实施例，选择2.1伏特作为初始化S0期间的阈值电池电压(Vbatt)的一个原因是，因为发现2.1伏特足以防止用于操作控制单元90的升压电压(3.3伏特)骤降。选择1.9伏特作为S1和S4期间的阈值电池电压(Vbatt)的一个原因是，因为1.9伏特高于观察到第一升压电压(5V2)骤降的电池电压(约1.7伏特)。因此，采用1.9伏特作为S1和S4期间的阈值电池电压(Vbatt)在第一升压电压(5V2)骤降事件发生之前触发充电状态转变。选择1.6伏特作为S7期间的阈值电池电压(Vbatt)的一个原因是，因为1.6伏特高于使装置2的所有电气硬件按预期操作所需的最小输入电压(约0.5伏特)。因此，采用1.6伏特作为S7期间的阈值电池电压(Vbatt)提供了足够的余量，以使用电源LED 25向用户指示电池耗尽并且需要更换或重新充电(例如，经由USB-C端口67)。

第一升压电压(5V2)：

第一升压电压(5V2)是第一升压调节器88的输出，第一升压调节器升压电池电压并隔离第二升压调节器86阶段，第二升压调节器阶段产生用于给超级电容器72充电的最终电压。当电池失去电荷时，功率输出能力通常降低。第一升压调节器88处的输入功率的降低可以引起其输出骤降至2.0伏特以下。在初始化S0期间、在每一个初级充电状态S1、S4、S7的整个过程中以及在充电完成充电S9的整个过程中，监控第一升压电压(5V2)，并在超级电容器达到完全充电后停止(例如，在一个或多个阻抗测试脉冲通过电极10递送至组织之后)。对于所展示的示例，在这些状态S0、S1、S4、S7中的每一者下，以100ms的间隔对第一升压电压(5V2)进行采样，持续至少2.0秒(至少20个样本)，在这之后将持续对样本取平均值。因此，在所展示的实施例中，第一升压电压(5V2)测量值是基于至少20个样本的平均值，其后持续测量该测量值，用于与电压阈值(2.5V)进行持续比较。在S0、S1、S4和S7之间的每一次状态改变之后，重置第一升压电压(5V2)样本，并且开始新的采样周期，直到后续状态变化。

第一升压电压(5V2)具有最小2.5伏特的电压阈值，选择该电压阈值主要作为安全特征，以识别超级电容器充电所需的电压骤降的发生。特别地，此安全特征为状态转变提供了备用触发条件，使得即使当电池Δ电压(Vd)和电池电压(Vbatt)足够时，如果第一升压电压(5V2)骤降到阈值(2.5伏特)或低于阈值，充电电流将转变到更低的充电状态。特别地，当处于初始化S0时，如果第一升压电压(5V2)经测量处于或低于阈值(2.5伏特)，则算法100指导控制单元90向用户指示装置错误。当处于S1下时，如果第一升压电压(5V2)经测量处于或低于阈值(2.5伏特)，则充电电流将转变到S4。当处于S4下时，如果第一升压电压(5V2)经测量处于或低于阈值(2.5伏特)，则充电电流将转变到S7。当处于S7下时，如果第一升压电压(5V2)处于或低于阈值(2.5伏特)，则充电电流将转变到耗尽电池状态S10。对于所展示的实施例，选择2.5伏特作为第一升压电压(5V2)的阈值，因为2.5伏特提供了高于第一升压调节器88所骤降至的电压(约1.7伏特)的安全余量，同时足够低以避免由于5V2电压输出中的噪声或暂时下降而产生错误触发。该电压还足够高，如果5V2输出确实骤降，它将确保触发状态变化。当按预期操作时，第一升压电压(5V2)保持稳定在5.2伏特，但当它骤降时，已经观察到降低至约1.7伏特，因此2.5V的阈值提供了足够的余量，以在骤降之前触发状态转变。

还应当理解的是，可以调整或改变算法100的各种特征，同时仍然在本公开的范围内。例如，高充电(2000mAmp)、中充电(446mAmp)和低充电(250mAmp)电流中的一者或多者以及多达每一者可以基于各种因素调整为更高或更低的电流幅度，以定制相应的初级充电状态。例如，此类因素可以包括不同于AA型号的镍氢电池和碱性电池的电池配置的使用。另外或替代性地，电池电压(Vbatt)、电池Δ电压(Vd)、第一升压电压(5V2)、第二升压电压(VDD_CAP)、状态充电持续时间(t)和总充电时间(T)的阈值中的一者或多者以及多达所有阈值可以基于各种因素进行调整。此外，在其他实施例中，算法100可选地不需要精确地采用三(3)个初级充电状态。例如，算法100可以可选地采用一(1)个、两(2)个、四(4)个、五(5)个或多于五个初级充电状态，各自具有预选的充电电流。另外或替代性地，与测量值采样相关的各种特征，诸如采样数量、采样间隔以及采样开始的时间等，可以根据需要调整。

现在参考图7，在另外的实施例中，示例性电穿孔系统200可以包括手持式电穿孔装置202和被配置为与手持式电穿孔装置202对接的基站204。在此类实施例中，上述供电单元12的一个或多个部件可容纳在基站204内。例如，在电穿孔系统200的所展示的实施例中，基站204可以容纳电池单元50、电池60、第一升压调节器88和第二升压调节器86、电流调节84以及控制单元升压调节器89。在此类实施例中，第二升压调节器86可以经由充电端口(作为非限制性示例，诸如上述的USB-C端口67、或高电流DC触点、和/或可以处理所需的能量传输而不会降低性能的任何电连接装置)，将充电电流传输至所对接的手持装置202的超级电容器72。此外，在此类实施例中，基站204中的电池单元50可以被配置为固持附加的电池(例如，多于两个电池60)和/或更多电池类型，除了其他优点之外，这提供了附加的电池容量，并且可以能够使用更高的充电电流，用于给能量储存单元70(例如，超级电容器72)充电。此外，除了容纳电池之外，基站204还可以可连接到外部电源适配器(例如，用于连接到墙壁插座或其他电源供应)。这些特征还可以进一步减少给能量储存单元70充电所需的时间，并且还可以允许显著更多的患者在需要重新充电之前接受治疗。此外，通过将充电电路80的部件放置在基站204内，可以将手持式电穿孔装置202制造得更小且更轻，这可以增强可用性。应当理解的是，采用基站204容纳充电电路80的各种部件并且/或者用于附加的电池容量可以提供许多其他优点。还应当理解的是，在其他实施例中，供电单元12的各种部件可以位于手持式电穿孔装置2中，而其他部件位于基站204内。

应当进一步理解的是，在采用基站204的实施例中，可以采用各种设计修改来确保控制单元90具有足够的功率来控制手持式装置202的操作。例如，一个或多个附加能量储存装置(诸如一个或多个附加超级电容器、电容器和/或电池)可以位于手持式装置202中，用于向控制单元90传送电力，并且可通过基站204充电。应当进一步理解的是，可以对基站204和相关联的手持式装置202的配置进行其他修改，同时仍然在本公开的范围内。

应当理解的是，上述装置、系统、方法和算法的各种特征被提供作为用于使手持式电穿孔装置适合于更有效地充电和储存用于递送电穿孔脉冲的电力的示例性特征。这些参数可以根据需要进行调整而不脱离本公开的范围。

应当进一步理解的是，当本文使用数字介词(例如，“第一”、“第二”、“第三”)来指代元件、部件、尺寸、处理步骤或其特征时，此类数字介词用于将所述元件、部件、尺寸和/或特征与另一个此类元件、部件、尺寸、处理步骤和/或特征区分开，并且不限于在该情况下使用的具体数字介词。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，在不同上下文中，“第一”部件也可以被称为“第二”部件，只要所述部件(和/或元件、尺寸、工艺步骤和/或特征)在使用数字介词的上下文中保持正确区分。

尽管已经对本公开进行详细说明，但是应当理解的是，在不背离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，本文可以作出各种改变、替换和替代。此外，本公开的范围并不旨在限于本说明书中描述的具体实施例。特别地，来自前述实施例的特征中的一者或多者可用于本文的其他实施例中。如本领域的普通技术人员将从中容易理解的，可以利用执行与本文所述的对应实施例中的功能基本上相同的功能或实现与本公开所述的对应实施例中的结果基本上相同的结果的当前存在或稍后待开发的过程、机器、制造、物质组合物、构件、方法或步骤。

Claims (70)

1.一种用于制备用于递送电穿孔治疗的电穿孔装置的方法，所述方法包括：

通过充电电路将充电电流从至少一个电池传送至超级电容器单元；

利用所述充电电流给所述超级电容器单元充电，其中，充电步骤包括：

当所述充电电流处于给所述超级电容器单元充电的多个充电状态中的至少一个充电状态时，测量所述充电电流的一个或多个输入参数；以及

响应于一个或多个所测量的输入参数，在所述多个充电状态的充电状态之间转变所述充电电流的至少一个步骤，其中，转变所述充电电流包括调整所述充电电流的幅度，

其中，测量和转变步骤由执行机器可读指令的控制单元自动控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个电池选自包括碱性电池、镍氢电池和锂离子电池的组。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个电池包括选自包括碱性电池和镍氢电池的组的一对电池。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述一个或多个输入参数选自包括以下项的组：在第一位置所测量的电池电压、当充电负载施加到所述至少一个电池时所述电池电压的变化、在所述至少一个电池与所述超级电容器单元之间的第二位置所测量的第一升压电压，在所述第二位置与所述超级电容器单元之间的第三位置所测量的第二升压电压以及充电持续时间，并且

所述方法进一步包括确定所述一个或多个所测量的输入参数是否满足用于触发至少一个转变步骤的条件语句。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述多个充电状态包括一组初级充电状态，并且

当所述转变步骤包括将所述充电电流从一个充电状态转变到另一个充电状态、两个充电状态均在一组所述初级充电状态中时，调整步骤包括减小所述电流。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，一组所述初级充电状态包括：

第一初级充电状态，其中，所述电流基本上维持在第一电流值，以及

第二初级充电状态，其中，所述电流基本上维持在小于所述第一电流值的第二电流值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个转变步骤包括将所述充电电流从所述第一初级充电状态转变到所述第二初级充电状态，从而将所述电流从所述第一电流值调整至所述第二电流值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一电流值在约1000mAmp至约3000mAmp范围内。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二电流值在约300mAmp至约600mAmp范围内。

10.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括将所述充电电流的电压从所述电池电压升压至所述第一升压电压，其中，升压步骤由所述充电电路的第一升压调节器进行，其中，所述第一升压调节器位于第二位置或第二位置的上游。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括将所述充电电流的所述电压从所述第一升压电压进一步升压至所述第二升压电压，其中，进一步升压步骤由所述充电电路的第二升压调节器进行，其中，所述第二升压调节器位于所述第三位置或者位于所述第二位置和所述第三位置的中间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电池电压在约0.5伏特至约3.0伏特范围内，所述第一升压电压在约3.0伏特至约7.0伏特范围内，并且所述第二升压电压在约7.0伏特至约20伏特范围内。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，测量步骤包括：

以采样间隔在所述第一位置对所述电池电压进行采样；以及

以所述采样间隔在所述第二位置对所述第一升压电压进行采样。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述采样间隔在约0.1毫秒至约1.0秒范围内。

15.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述控制单元获取所测量的电池电压样本以及所测量的第一升压电压样本和第二升压电压样本，并计算所述第一升压电压的平均值，并且

所述一个或多个输入参数包括所述电池电压和所述第一升压电压的所述平均值。

16.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个转变步骤包括在所述超级电容器单元达到完全充电水平之后将所述充电电流从所述初级充电状态中的一者转变到充电完成充电状态。

17.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括，与将所述充电电流转变到所述充电完成充电状态的步骤同时发生，传达指示所述装置已准备好治疗的指示信号。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，当处于所述完全充电水平时，所述超级电容器单元具有在约11.5伏特至约12.5伏特范围内的电压。

19.根据权利要求6所述的方法，其中：

所述多个充电状态包括初始充电状态，其中，所测量的一个或多个输入参数包括所述电池电压并且没有充电电流被传送到所述超级电容器，并且

所述至少一个转变步骤包括将所述充电电流从所述初始充电状态转变到所述第一初级充电状态，

所述调整步骤包括将所述充电电流从基本为零的初始电流值调整至所述第一电流值，并且

所述方法进一步包括在所述至少一个转变步骤之前确定所测量的电池电压是否等于或超过阈值电压值。

20.根据权利要求6所述的方法，其中，处于所述初级充电状态中的每一者时，将相应电流值维持至少相应预定持续时间：

直到(1)所述超级电容器单元达到完全充电水平，或者(2)所述充电持续时间超过与相应初级充电状态相关联的相应持续时间限度；

除非在所述超级电容器单元达到所述完全充电水平之前或在所述充电持续时间超过所述相应持续时间限度之前，所述一个或多个输入参数中的至少一者满足触发转变到所述多个充电状态中的中止状态的阈值限度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中：

所述至少一个转变步骤包括响应于(1)所述充电持续时间超过所述相应持续时间限度或者(2)所述控制单元确定所述一个或多个输入参数中的所述至少一者满足所述阈值限度，将所述充电电流从所述第一初级充电状态和所述第二初级充电状态中的一者转变到所述中止状态，并且

所述调整步骤包括将所述相应电流值调整基本至零。

22.根据权利要求7所述的方法，其中，一组所述初级充电状态进一步包括第三初级充电状态，其中，所述充电电流的所述幅度基本上维持在小于所述第二电流值的第三电流值。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第三电流值在约150mAmp至约300mAmp范围内。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述至少一个转变步骤进一步包括将所述充电电流从所述第二初级充电状态转变到所述第三初级充电状态，从而将所述充电电流的所述幅度从所述第二电流值调整至所述第三电流值。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少一个转变步骤进一步包括在所述超级电容器单元完全充电水平之后将所述充电电流从所述第三初级充电状态转变到充电完成充电状态。

26.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述一个或多个输入参数包括充电持续时间，并且

所述方法进一步包括：

将所述电流维持在所述第三电流值达至少预定持续时间，直到(1)所述超级电容器单元达到完全充电水平，或者(2)所述充电持续时间超过与所述第三初级充电状态相关联的持续时间限度，

确定所述充电持续时间超过所述持续时间限度，并且

响应地将所述充电电流转变到所述多个充电状态中的中止状态，

从而将所述电流从所述第三电流值调整基本至零。

27.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括将指示信号传达至用户，其中，所述指示信号中的每一者指示充电状态之间的转变。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，传达指示信号的步骤包括将光学指示信号传达至至少一个LED显示器。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，光学指示信号选自包括以下项的组：稳定LED信号、闪烁LED信号、第一LED颜色、第二LED颜色和第三LED颜色。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，传达指示信号的步骤包括将至少一个能听的指示信号传达至由所述电穿孔装置携带的扬声器。

31.一种使用手持式电穿孔装置的方法，包括：

通过充电电路将充电电流从至少一个电池传送至超级电容器单元，其中，所述充电电路和所述超级电容器单元设置在装置壳体内；

利用所述充电电流给所述超级电容器单元充电，其中，充电步骤包括：

测量所述至少一个电池的至少一个电压参数；以及

响应于至少一个所测量的电压参数，将所述充电电流的幅度调整至与初级充电状态相关联的电流幅度，

其中，测量和转变步骤由执行机器可读指令的控制单元自动控制；以及

在所述超级电容器单元完全充电后，从所述超级电容器单元释放输出信号；

将所述输出信号转换为一个或多个电穿孔脉冲；以及

将所述一个或多个电穿孔脉冲传输至所述手持式电穿孔装置的至少一个电极。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述充电步骤包括：

当所述充电电流处于所述初级充电状态时测量所述至少一个电压参数；以及

当所述充电电流处于所述初级充电状态时，确定所述至少一个所测量的电压参数是否具有满足条件语句的触发条件的测量值。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述充电步骤进一步包括：

当所述充电电流处于所述初级充电状态时，确定所述测量值满足所述触发条件；以及

响应地将所述充电电流的所述幅度减小至与第二初级充电状态相关联的第二电流幅度。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述充电步骤包括：

测量所述超级电容器单元的充电水平；以及

测量所述充电电流处于相应初级充电状态的充电持续时间。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述充电步骤包括：

确定所述超级电容器单元的所述充电水平为完全充电；以及

将所述充电电流转变到充电完成充电状态。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述充电步骤进一步包括：

在将所述充电电流转变到所述充电完成充电状态之前，确定所述充电持续时间是否超过阈值持续时间；以及

当所述充电电流处于所述充电完成充电状态时：

如果所述充电持续时间超过所述阈值持续时间，则将第一指示信号传达至用户，或者

如果所述充电持续时间小于所述阈值持续时间，则将第二、不同的指示信号传达至所述用户。

37.根据权利要求34所述的方法，所述方法进一步包括：

如果所述相应初级充电状态内的所述充电持续时间超过大于阈值持续时间的第二阈值持续时间，则终止所述充电步骤；以及

将第三指示信号传达至用户，指示所述充电步骤终止。

38.根据权利要求34所述的方法，所述方法进一步包括：

将所述至少一个电池与电池单元断开；

将至少一个第二电池连接至所述电池单元；以及

使用所述至少一个第二电池重复传送和充电步骤。

39.根据权利要求31所述的方法，其中，所述至少一个电压参数包括电池电压，并且测量步骤包括在所述充电步骤期间以规则的采样间隔对所述电池电压进行采样。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，电池电压是所述至少一个电压参数中的第一电压参数，并且所述至少一个电压参数进一步包括第二电压参数，其中，所述第二电压参数包括电池Δ电压，并且所述测量步骤包括在所述充电步骤期间以所述规则的采样间隔对所述电池Δ电压进行采样。

41.一种用于电穿孔装置的供电单元，包括：

电池单元，被配置为能互换地连接至第一类型的电池和第二类型的电池；

能量储存单元，被配置为由所述第一类型的电池和所述第二类型的电池能互换地充电，其中，所述能量储存单元被进一步配置为释放至少约30焦耳的总能量；

集成电路，被配置为执行计算机可读指令；以及

充电电路，与所述电池单元和所述能量储存单元呈电通信，其中，所述充电电路为在所述集成电路的控制下能操作的，使得：

所述充电电路被配置为测量从所述电池单元汲取的充电电流的一个或多个输入参数，并且

所述充电电路被进一步配置为当利用所述充电电流给所述能量储存单元充电时，响应于所测量的一个或多个输入参数来调整所述充电电流的幅度。

42.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述第一类型和所述第二类型的电池选自包括碱性、镍氢和锂离子的组。

43.根据权利要求42所述的供电单元，其中，所述第一类型的电池是碱性，并且所述第二类型的电池是镍氢。

44.根据权利要求43所述的供电单元，其中，所述电池单元被配置为与一对镍氢电池能互换地连接至一对碱性电池，并且所述电池单元串联连接相应的每对电池。

45.根据权利要求42所述的供电单元，其中，所述集成电路被配置为估计连接至所述电池单元的相应的第一类型的电池或所述第二类型的电池的初始充电水平，并且所述集成电路被进一步配置为响应于估计的初始充电水平减小所述充电电流的所述幅度。

46.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述能量储存单元包括多个串联连接的超级电容器。

47.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述充电电路包括至少一个采样位置，在所述采样位置测量所述一个或多个输入参数中的至少一者，并且所述至少一个采样位置与所述集成电路电子通信。

48.根据权利要求47所述的供电单元，其中，所述充电电路包括在所述电池单元与所述能量储存单元之间的至少一个升压调节器，其中，所述至少一个升压调节器被配置为将所述充电电流的电压升压至升压电压。

49.根据权利要求48所述的供电单元，其中，所述至少一个升压调节器包括：

第一升压调节器，在所述充电电路中的第一位置处，其中，所述第一升压调节器被配置为将所述充电电流的所述电压从初始电池电压升压至

第一升压电压；以及

第二升压调节器，在所述充电电路中的第二位置处，其中，所述第二位置在所述第一位置与所述能量储存单元之间，并且所述第二升压调节器被配置为将所述充电电流的所述电压从所述第一升压电压升压至第二升压电压，其中，所述第二升压电压基本上等于对所述能量储存单元进行充电的充电电压。

50.根据权利要求49所述的供电单元，其中，所述第一升压电压在约2.0伏特至约10.0伏特范围内，并且所述第二升压电压在约5.0伏特至约20伏特范围内。

51.根据权利要求49所述的供电单元，其中，所述充电电路包括：

第一采样位置，在所述电池单元与所述第一升压调节器之间，其中，在所述第一采样位置测量所述初始电池电压；以及

第二采样位置，在所述第一升压调节器与所述第二升压调节器之间，其中，在所述第二采样位置测量所述第一升压电压，

其中，所述第一采样位置和所述第二采样位置与所述集成电路电子通信。

52.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述供电单元能插入在所述电穿孔装置的装置壳体内。

53.根据权利要求52所述的供电单元，其中，所述电池单元包括至少部分地能插入在所述装置壳体内的电池壳体，所述电池壳体具有至少一个电池插座，所述至少一个电池插座被配置为能互换地容纳所述第一类型的电池和所述第二类型的电池。

54.根据权利要求53所述的供电单元，其中，所述至少一个电池插座包括第一电池插座和第二电池插座，其中，所述第一电池插座和所述第二电池插座各自被配置为与一对所述第二类型的电池能互换地容纳一对所述第一类型的电池。

55.根据权利要求53所述的供电单元，所述供电单元进一步包括用于指示所述能量储存单元的充电状态的至少一个指示器装置。

56.根据权利要求55所述的供电单元，其中，所述至少一个指示器装置包括用于传达关于所述能量储存单元的所述充电状态的一个或多个光学信号的LED显示器，并且所述LED显示器能容纳在所述装置壳体的孔内。

57.根据权利要求56所述的供电单元，其中，所述至少一个指示器装置包括用于传达指示所述能量储存单元何时完全充电的一个或多个光学信号的第二LED显示器。

58.根据权利要求53所述的供电单元，其中，所述充电电路设置在能插入在所述装置壳体内的电路板上。

59.根据权利要求58所述的供电单元，其中，所述能量储存单元能安装至所述电路板，并且所述电池壳体能连接至所述电路板，其中，所述电池壳体具有至少一个电触点，所述至少一个电触点能与所述电路板的至少一个电触点连接，用于在所述电池单元与所述充电电路之间提供电子通信。

60.根据权利要求53所述的供电单元，其中，所述电池壳体包括用于容纳电子通信装置的电子通信端口。

61.根据权利要求60所述的供电单元，其中：

所述电子通信端口为USB-C端口，并且

所述电池壳体携带有LED显示器，用于指示所述USB-C端口何时联接至USB-C电缆。

62.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述能量储存单元被配置为释放约90焦耳的总能量。

63.根据权利要求41所述的供电单元，其中，所述能量储存单元被配置为释放所述总能量的离散部分，并且所述离散部分能转换为一个或多个电穿孔脉冲。

64.一种手持式电穿孔装置，包括：

装置壳体；

至少一个电极，能连接至所述装置壳体；

电池单元，至少部分地能插入在所述装置壳体内，所述电池单元被配置为能互换地连接至第一类型的电池和第二类型的电池；

超级电容器单元，被配置为由所述第一类型的电池和所述第二类型的电池能互换地充电，其中，所述超级电容器单元被进一步配置为释放至少约30焦耳的总能量；

充电电路，与所述电池单元和所述超级电容器单元电通信，所述充电电路被配置为将充电电流从所述电池单元传送至所述超级电容器单元，用于给所述超级电容器单元充电，

其中，在被配置为执行机器可读指令的集成电路的控制下，所述充电电路被配置为：测量相应的第一类型的电池或第二类型的电池的至少一个电压参数，并且响应地调整充电电流的幅度，从而在给所述超级电容器单元充电时降低所述相应的第一类型的电池或第二类型的电池失去电荷的速率。

65.根据权利要求64所述的手持式电穿孔装置，其中，所述至少一个电压参数包括电池电压。

66.根据权利要求64所述的手持式电穿孔装置，其中，所述至少一个电压参数进一步包括电池Δ电压，被测量为以下项之间的差值：

未施加有负载时的电池电压，以及

由所述电池单元给所述超级电容器单元充电时的电池电压。

67.根据权利要求64所述的手持式电穿孔装置，其中，能量储存单元被配置为释放约90焦耳的总能量。

68.根据权利要求64所述的手持式电穿孔装置，其中，能量储存单元被配置为释放所述总能量的离散部分。

69.根据权利要求68所述的手持式电穿孔装置，进一步包括用于将所述总能量的所述离散部分转换为一个或多个电穿孔脉冲的附加电路系统。

70.根据权利要求69所述的手持式电穿孔装置，其中，所述附加电路系统被进一步配置为将所述一个或多个电穿孔脉冲传送至所述至少一个电极。