Электрошоковая муха с использованием магнитной индукции

Мы вызываем сердечные приступы у плодовых мушек, чтобы проверить влияние различных методов лечения на выживаемость. Мы добиваемся примерно 50% выживаемости в нашей контрольной группе.

Я работаю в лаборатории, которая изучает функцию сердца у насекомых. Мы вызывали остановку сердца с помощью электродов, наложенных на внешнюю сторону плодовой мухи. Это имеет много проблем, прикрепление электродов является трудоемким, панцирь является довольно хорошим электрическим изолятором и т.д.

Я новичок в лаборатории, и меня попросили просмотреть ситуацию, чтобы узнать, есть ли у меня какие-либо идеи о том, как они могли бы улучшить обработку мух и пропускную способность. У меня появилась идея, возможно, поместить Мух внутрь соленоида и вызвать вихревые токи, чтобы потрясти их.

У меня очень ограниченный опыт в создании электронных устройств, хотя у меня есть приличное понимание физики, включая электромагнетизм.

Я действительно не знаю, с чего начать. Я думал о поиске соленоидов в Интернете или, может быть, просто автомобильной катушки. Положить плодовую мушку внутрь маленькой пластиковой трубки. Воткнуть его в сердечник катушки после того, как по катушке уже течет ток от автомобильного аккумулятора. А потом просто внезапно отсоедините клеммы аккумулятора и дайте магнитному полю разрушиться, чтобы увидеть, что происходит с плодовой мухой.

Я бы посчитал это победой, если бы мог показать, что мы можем заставить плодовую муху умереть, не готовя ее на самом деле. Мы можем систематически снижать напряженность магнитного поля, которое мы разрушаем, используя более низкие напряжения через катушку, пока не получим то, что является нашей Целью, уровень удара, который создает выживаемость около 50%.

Я был бы признателен за любые советы о том, как подойти к этому или даже критику относительно того, будет ли это работать. Я увлекаюсь электроникой, но на самом деле я не занимался так много всего лишь простыми вещами.

Это пример физического принципа, о котором я говорю, хотя наша проблема проще, поскольку мы хотим иметь один разрушительный шок и не иметь проблем с переносимостью.

https://www.google.com/patents/US5170784

Электрокардиальные функции представляют собой чисто химическую потенциальную активность без магнитного поля. Это потому, что материал в основном является изолятором, который десцибирует все диэлектрики, с некоторой диэлектрической постоянной, эффективным последовательным сопротивлением (ESR), временем диэлектрической проницаемости, которое, следовательно, требует определенной энергии. Уровень активировать без повреждений.

ESR отвечает за все тепло в конденсаторах, а также ожоги кожи от ESR между электродами и функцией сердца.

Таким образом, цель должна состоять в том, чтобы минимизировать СОЭ, которая потребляет, возможно, в 1000 раз (предположительно) энергию на груди человека по сравнению непосредственно с сердечной мышцей в хирургии. Таким образом, ослабление неизбежно у людей даже при использовании больших лопастей и диэлектрической смазки с высоким к. Подобная проблема будет существовать для вас на насекомых и усугубляется крошечной площадью поверхности.

Погружение в диэлектрик очень поможет, но, возможно, утопит насекомое. Волна имеет высокую амплитуду, очень быстрое затухание из-за низкого ESR межфазной ионизации и ESR * Ceq. для эквивалентной емкости блока разряда и цели, соединенных параллельно.

Желаемым решением является использование накопительной емкости и напряжения надлежащего размера, включая кабели со скоростью 50 пф / м для витой пары, но с более высоким напряжением, которое будет превышать напряжение пробоя (BDV) панциря .

Энергия в любой емкости, включая модель человеческого пальца 300 пФ, составляет E = 1 / 2CV ^ 2 в Джоулях, Фарадах и Вольтах. Таким образом, палец в 10 кВ от нейлонового ковра с неопреновыми туфлями будет изгибаться на 10 мм от тонкой проволоки с 300pF или около того E = 1/2 300e-12 * 1e4 ^ 2 = 15 мДж

Вам может потребоваться только 1 кВ с 1 мДж, чтобы превысить BDV, вызвать сердечную функцию или сбой и не делать жареный белок.

Микроволновые импульсы не совпадают с емкостным разрядом, поскольку накопительная емкость имеет тенденцию быть слишком высокой, чтобы получить достаточно высокий BDV. Хотя микроволновая печь мощностью 1 кВт может генерировать 10 кВ, это слишком много энергии.

Я подозреваю, что BDV насекомого, возможно, составляет от 1 до 10 кВ / мм (предположительно), как влажная древесина (не сухая), но не слюда или каптон, которые имеют гораздо более высокие значения кВ / мм. Я полагаю, что уровень pH будет определять, скорее всего, свойства материала панциря BDV / mm, поскольку это способствует частичному разряду, раннему предшественнику BDV.

Так что возьмите генератор фрикционного заряда и сделайте небольшую пленочную крышку или диапазон слюды маленьких крышек xxx pF для зарядки до 1 кВ, а затем проверьте влажную древесину того же размера, что и тело мухи. Если дуга работает ~ 1 мм, соблюдайте реакцию и отрегулируйте C или V, чтобы точно настроить силы зубочистки и головки электродной иглы, чтобы приложить ее в сторону, чтобы увидеть, пытается ли она повернуть с импульсным током в 1 мкс. Значения тока R могут использоваться последовательно с датчиком 10: 1 при номинальном R 1 кВ с напряжением 0,1 Ом, но заземление и наконечник датчика должны быть удалены и подключены непосредственно к наконечнику и корпусу зонда. Иначе это будет плохо звучать.

Вот что я буду делать. Процесс зарядки может быть безопасно выполнен с помощью какого-либо технического консультанта.

В противном случае приобретите нейлоновый коврик и обувь из неопрена, защищенную от электростатических разрядов, и сделайте это по старинке. хахаха. Не забывайте игольчатые головки и подходящую смазку.

Я хотел бы представить что-то вроде этого для "RF генератора":

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Я сделал это с помощью переключателя, контролирующего напряжение, вместо искрового промежутка, так что это будет для вас в CircuitLab. Если вы открываете цепь, нажмите [Simulation], затем [Time-Domain]. Установите время начала на 113,2n, время окончания на 113,7n и шаг по времени на 3p, это покажет вам некоторую оценку выходной формы волны ... множество неравномерно расположенных пиков (порождающих тонны гармоник), за которыми следует затухание синусоида около 8 ГГц.

Если вы подключите питание от показанной антенны к точке подачи волновода, то любые мухи (или, вероятно, любые мелкие насекомые), помещенные в любую часть кавегида, должны быть довольно легко дозированы при смертельном воздействии радиочастотного излучения, ИМХО!

ПРИМЕЧАНИЯ:

• Тактовый сигнал 5 МГц был выбран довольно произвольно, можно использовать другие частоты, вам просто нужно соответствующим образом настроить обмотки на обратном трансформаторе.
• D3 и R1 оба предназначены для защиты источника тактовых импульсов (без них имитировал довольно недружелюбную обратную связь).
• D1 и D2 превращают трансформатор в тип «обратного хода», что мне показалось наиболее подходящим методом для такого повышения напряжения для этой схемы.

Я сомневаюсь, что вы можете напрямую создать «сердечный приступ» в этой структуре по нескольким причинам:

1. Структура, вероятно, слишком мала, чтобы поддерживать аритмию, предполагая, что клетки смутно похожи на сердечную мышцу млекопитающего. Фибрилляция желудочков зависит от сердечной мышцы, рециркулирующей волну деполяризации. Эта структура настолько мала, что вряд ли она сможет создать волну.
2. Ткань реагирует на плотность тока. Это то, что вызывает деполяризацию мышц, а также нагрев тканей. Было бы очень трудно получить высокий градиент в сердечной мышце, чтобы вызвать деполяризацию, не получая большого градиента повсюду и не готовя муху. То есть будет сложно получить большую разницу в градиентах, чтобы сохранить муху и воздействовать на сердце.

Знаете ли вы, каков конкретный механизм «сердечного приступа» для текущего процесса? Было бы очень полезно узнать, если вы создаете аритмию или прижигание мышц.

Тем не менее, вы можете успешно применить микроэлектрод очень близко к клеткам, ответственным за начало сокращения, если это то, что есть у плодовых мух. Обратный электрод должен иметь большую площадь поверхности, поэтому плотность тока быстро уменьшается с расстоянием от маленького электрода. Проводящая жидкость может быть хорошим выбором. В такой настройке вы можете ограничить зону, которая прижигается.

В человеческом сердце синоатриальный узел представляет собой небольшой скопление клеток, которое инициирует каждое сердцебиение. Если плодовая муха имеет аналогичную структуру, то ток, приложенный очень близко к ней для прижигания этих клеток, может остановить сердечную деятельность без слишком большого повреждения других тканей. (Млекопитающие на самом деле имеют иерархию клеток кардиостимулятора, которые будут постепенно захватывать их, если клетки «по цепочке» выходят из строя. Я предполагаю, что у плодовых мушек такой сложности нет.)

В любом случае, вы должны планировать довольно много приготовленных мух, пока вы прорабатываете детали. Удачи!