一种频率可调的复合交变磁场发生装置

文档序号:258550 发布日期:2021-11-16 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种频率可调的复合交变磁场发生装置 (Composite alternating magnetic field generating device with adjustable frequency ) 是由 宁舒雅 王梓昂 张那明 王曙鸿 于 2021-08-03 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种频率可调的复合交变磁场发生装置,包括第一控制系统、第二控制系统、三组线圈、三个伸缩支撑臂及三个电机;一组线圈对应一个伸缩支撑臂及一个电机,其中,各组线圈固定于对应伸缩支撑臂上,电机的输出轴与伸缩支撑臂的另一端相连接,三组线圈的轴线相垂直,第二控制系统与电机的控制端相连接,第二控制系统通过电机驱动伸缩支撑臂转动,使得其中两组线圈顺时针或者逆时针旋转,第一控制系统与各组线圈相连接,该装置能够产生不同频率及方向的磁场。(The invention discloses a composite alternating magnetic field generating device with adjustable frequency, which comprises a first control system, a second control system, three groups of coils, three telescopic supporting arms and three motors, wherein the three groups of coils are arranged on the first control system; a set of coil corresponds a flexible support arm and a motor, wherein, each group coil is fixed in on corresponding flexible support arm, the output shaft of motor is connected with the other end of flexible support arm, the axis of three group&#39;s coils is mutually perpendicular, the control end of second control system and motor is connected, the second control system passes through the flexible support arm of motor drive and rotates for wherein two sets of coils clockwise or anticlockwise rotation, first control system is connected with each group coil, the device can produce the magnetic field of different frequency and direction.)

一种频率可调的复合交变磁场发生装置

技术领域

本发明属于生物电磁技术领域,尤其涉及一种复合频率交变磁场发生装置。

背景技术

电磁辐射严重影响着人体的健康。电磁场生物效应的发生机制与电磁场本身的特性相关,同时也与生物组织在电磁场作用下电磁特性的改变密切相关生物体内的信号分子、自由基以及磁颗粒等处于外加电磁场中时其电磁特性会发生变化,尤其是不同频率电磁场曝露作用下生物组织的导电、介电以及磁学等特性会有非常显著的区别。明确不同频率电磁场作用下生物组织电磁特性的变化规律是研究电磁场生物效应发生机制以及预防问题的关键。

近年来,各国学者对电磁场生物效应的表现及发生机制进行了大量的研究,与电磁场相关的正面生物效应和负面生物效应均有大量报道。无论是电磁场的正面生物效应还是负面生物效应,其产生的方式都是通过电磁场对生物组织(包括细胞、体液、自由基等)特性的改变表现出来的。因此,电磁场与生物体相互作用的本质是电磁场与构成生物体各个层次物质之间的相互作用,研究生物组织的电磁特性是研究电磁场与生物体之间相互作用的基础,对于电磁辐射影响生物组织电磁特性的研究,可以明确电磁场生物效应产生的微观机理,从而进行有效地防止或者减少电磁场对生物体的负面影响。从电磁学角度来看,生物体是由大量细胞构成的具有复杂电磁性质的容积导体,对于生物体在电磁环境下其电磁性质改变的研究,可以揭示电磁场中生物体对于电磁能量的吸收及其与电磁场之间的耦合特性。电磁场对于生物体电磁特性的影响在诸多领域都将得到具体应用,例如生物体阻抗成像、电磁剂量以及电磁辐射的防护等。

利用生物电磁技术进行磁靶向治疗是近年来的一个研究热点。主要过程是磁性颗粒在外加磁场的作用下,通过磁性纳米粒子的磁性导航,使其定向移动到病变部位,达到治疗的目的。近年来,随着生物技术的不断发展和完善,人们对肿瘤的发生、发展过程日趋了解,这为癌症的磁靶向治疗奠定了基础。在过去的几年中,面向生物医学应用的磁性靶向治疗表现出巨大的应用前景。各种电磁驱动装置已经采用多样化的控制技术去无线驱动磁性纳米颗粒等,但是产生的磁场较为单一,无法对同一目标进行不同频率和方向的磁场实验,在一定程度上限制了生物电磁实验的实施。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种频率可调的复合交变磁场发生装置,该装置能够产生不同频率及方向的磁场。

为达到上述目的,本发明所述的频率可调的复合交变磁场发生装置包括第一控制系统、第二控制系统、三组线圈、三个伸缩支撑臂及三个电机;

一组线圈对应一个伸缩支撑臂及一个电机,其中,各组线圈固定于对应伸缩支撑臂上,电机的输出轴与伸缩支撑臂的另一端相连接,三组线圈的轴线相垂直,第二控制系统与电机的控制端相连接,第二控制系统通过电机驱动伸缩支撑臂转动,使得其中两组线圈顺时针或者逆时针旋转,第一控制系统与各组线圈相连接。

各组线圈均由两个单线圈组成,单线圈的直径小于等于20cm,单线圈的高度小于20cm。

伸缩支撑臂的可调长度为25cm。

所述第一控制系统包括第一控制按键、第一单片机、第一液晶显示器、第一直流电源及三条第一驱动支路,其中一条第一驱动支路对应一组线圈,各条第一驱动支路均包括第一PWM波发生器、第一驱动电路及第一H桥电路,第一单片机的输出端经第一PWM波发生器、第一驱动电路及第一H桥电路与单线圈相连接,第一单片机与第一直流供电电源、第一液晶显示器及第一控制按键相连接,第一逆变直流供电电源与第一H桥电路相连接。

各电机均为交流电机,通过电机带动伸缩支撑臂转动,以带动两组线圈顺时针或者逆时针转动,继而产生旋转磁场。

所述第二控制系统包括第二单片机、第二液晶显示器、第二直流电源、第二控制按键及三条第二驱动支路;三条第二驱动支路均包括第二PWM波发生器、第二驱动电路及第二H桥电路,其中,一条第二驱动支路对应一个电机,第二单片机的输出端经第二PWM波发生器、第二驱动电路及第二H桥电路与电机相连接,第二单元机与第二直流供电电源、第二液晶显示器及第二控制按键相连接,第二逆变直流供电电源与第二H桥电路相连接。

在工作时,通过第二控制系统控制各电机的转速及转动方向。

三个伸缩支撑臂相互垂直。

本发明具有以下有益效果:

本发明所述的频率可调的复合交变磁场发生装置在具体操作时,各组线圈固定于对应伸缩支撑臂上,电机的输出轴与伸缩支撑臂的另一端相连接,三组线圈的轴线相垂直,通过第一控制系统控制各组线圈上的电流,通过第二控制系统控制各伸缩支撑臂转动,以产生不同频率及方向的磁场,结构简单,操作方便,实用性极强。

附图说明

图1为第一控制系统的原理图;

图2为本发明的工作流程图。

其中,1为第一液晶显示器、2为第一单片机、3为第一控制按键、4为第一PWM信号发生器、5为第一直流供电电源、6为第一驱动电路、7为第一H桥电路、8为单线圈、9为第一逆变直流供电电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,不是全部的实施例,而并非要限制本发明公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1及图2,本发明所述的频率可调的复合交变磁场发生装置包括第一控制系统、第二控制系统、三组线圈、三个伸缩支撑臂及三个电机;一组线圈对应一个伸缩支撑臂及一个电机,其中,各组线圈固定于对应伸缩支撑臂上,电机的输出轴与伸缩支撑臂的另一端相连接,三组线圈的轴线相垂直,第二控制系统与电机的控制端相连接,第二控制系统通过电机驱动伸缩支撑臂转动,使得其中两组线圈顺时针或者逆时针旋转,第一控制系统与各组线圈相连接。

各组线圈均由两个单线圈8组成,单线圈8的直径小于等于20cm,单线圈8的高度小于20cm,伸缩支撑臂的可调长度为25cm。

所述第一控制系统包括第一控制按键3、第一单片机2、第一液晶显示器1、第一直流电源及三条第一驱动支路,其中一条第一驱动支路对应一组线圈,各条第一驱动支路均包括第一PWM波发生器4、第一驱动电路6及第一H桥电路7,第一单片机2的输出端经第一PWM波发生器4、第一驱动电路6及第一H桥电路7与单线圈8相连接,第一单片机2与第一直流供电电源5、第一液晶显示器1及第一控制按键3相连接,第一逆变直流供电电源9与第一H桥电路7相连接。

各电机均为交流电机,通过电机带动伸缩支撑臂转动,以带动两组线圈顺时针或者逆时针转动,继而产生旋转磁场;所述第二控制系统包括第二单片机、第二液晶显示器、第二直流电源、第二控制按键及三条第二驱动支路;三条第二驱动支路均包括第二PWM波发生器、第二驱动电路及第二H桥电路,其中,一条第二驱动支路对应一个电机,第二单片机的输出端经第二PWM波发生器、第二驱动电路及第二H桥电路与电机相连接,第二单元机与第二直流供电电源、第二液晶显示器及第二控制按键相连接,第二逆变直流供电电源与第二H桥电路相连接;工作时,通过第二控制系统控制各电机的转速及转动方向;三个伸缩支撑臂相互垂直。

实施例一

本实施例中的三个伸缩支撑臂分别作为X轴悬臂、Y轴悬臂及Z轴悬臂,三组线圈分为X轴线圈、Y轴线圈及Z轴线圈,调节X轴悬臂的伸缩量,使得X轴悬臂的长度为5cm,通过第一控制系统产生0.5A的电流,并作用于X轴线圈上,使得X轴线圈产生磁场。同时通过第二控制系统驱动电机工作,使得X轴线圈以10rpm的转速转动,以产生旋转磁场,此时,施加的旋转磁场覆盖细胞培养皿区域,开始生物电磁实验。

实施例二

在本实施方案中,将细胞培养皿取出放至实验平台中心,调节X轴悬臂、Y轴悬臂及Z轴悬臂的长度和位置,使线圈距离细胞培养皿均为7cm,通过第一控制单元使得流经X轴线圈、Y轴线圈及Z轴线圈的电流大小均与0.5A,另外,通过第二控制单元控制三个电机,使得X轴线圈、Y轴线圈及Z轴线圈均以10rpm的速度转动,此时,施加的外部磁场覆盖细胞培养皿区域,开始生物电磁实验。

最后有必要说明的是,以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只作为范例,本发明并不限制与以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

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