Porażenie prądem muszki owocowej za pomocą indukcji magnetycznej

12

Indukujemy elektrycznie ataki serca u muszek owocowych, aby przetestować wpływ różnych metod leczenia na przeżycie. W naszej grupie kontrolnej strzelamy do około 50% wskaźnika odzyskiwania przeżycia.

Pracuję w laboratorium, które bada funkcję serca u owadów. Indukujemy zatrzymanie akcji serca za pomocą elektrod przyłożonych na zewnątrz muszki owocowej. Ma to wiele problemów, mocowanie elektrod jest pracochłonne, pancerz jest całkiem dobrym izolatorem elektrycznym itp

Jestem nowy w laboratorium i zostałem poproszony o przejrzenie sytuacji, aby sprawdzić, czy mam jakieś pomysły, w jaki sposób mogą poprawić obsługę much i przepustowość. Wpadłem na pomysł, aby umieścić Muchy w solenoidie i wzbudzić prądy wirowe w celu ich zszokowania.

Mam bardzo ograniczone doświadczenie w budowaniu urządzeń elektronicznych, chociaż mam dobre zrozumienie fizyki, w tym elektromagnetyzmu, na poziomie licencjackim.

Naprawdę nie wiem od czego zacząć. Myślałem o poszukiwaniu online solenoidów, a może tylko cewki samochodowej. Wkładanie muszki owocowej do małej plastikowej rurki. Wbicie go w rdzeń cewki po tym, jak cewka już pobiera prąd z akumulatora samochodowego. A potem nagle nagle odłącza styki akumulatora i pozwala zapaść się polu magnetycznemu, aby zobaczyć, co dzieje się z muszką owocową.

Uznałbym to za zwycięstwo w tym momencie, gdybym mógł po prostu pokazać, że możemy zmusić muszkę owocową do śmierci bez jej gotowania. Możemy systematycznie obniżać natężenie pola magnetycznego, które zapadamy, używając niższych napięć przez cewkę, dopóki nie osiągniemy tego, co jest naszym celem, poziomu uderzenia, który tworzy około 50% przeżycia.

Byłbym wdzięczny za wszelkie porady, jak podejść do tego, a nawet krytykę, czy to zadziała. Jestem hobbystą elektroniki, ale tak naprawdę nie zrobiłem tak dużo czasu, tylko kilka podstawowych rzeczy.


Jest to przykład fizycznej zasady, o której mówię, chociaż nasz problem jest prostszy, ponieważ chcemy pojedynczego wstrząsu i nie mamy problemów z przenośnością.

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

użytkownik146252
źródło
2
Nie jestem pewien co do indukcji sprzężenia z muszkami owocowymi, ale jeśli możesz wygenerować impuls RF w zakresie częstotliwości, w którym średnia długość ciała muszki owocowej jest bliska 1/2 długości fali, możesz przełączyć je napięciem indukowanym RF. Osobiście bawiłem się projektami (nie zbudowałem jeszcze żadnych prototypów ... wciąż pracuję nad częścią śledzącą) do strzelania komarom z powietrza za pomocą parabolicznego reflektora RF o częstotliwości około 18 Ghz. Problemem staje się jednak generowanie ultra wysokiej częstotliwości do takich zastosowań ... zwłaszcza, że ​​długość muszki owocowej jest jeszcze kilka razy krótsza. : S
Robherc KV5ROB 13.04.17
2
Muchy owocowe mają funkcję serca?
Trevor_G
1
@ Trevor Technicznie tak , mają naczynie grzbietowe, które działa podobnie do serca i często nazywa się je.
Robherc KV5ROB 13.04.17
2
Po prostu pokaż im rachunek za wszystkie te badania ... które powinny to zrobić ...
Trevor_G,
1
Uważam, że powinienem zadzwonić do SPCFF. Edytuj swoje pytanie i dodaj diagram.
StainlessSteelRat

Odpowiedzi:

4

Funkcje elektrokardiologiczne to czysta potencjalna aktywność chemiczna bez pola magnetycznego, ponieważ materiał jest głównie izolatorem, który usuwa wszystkie dielektryki, z pewną stałą dielektryczną, efektywną rezystancją szeregową (ESR), stałą dielektryczną, a zatem wymagającą pewnej energii poziom, aby aktywować bez obrażeń.

ESR jest odpowiedzialny za całe ciepło w kondensatorach, a także oparzenia skóry od ESR między elektrodami a czynnością serca.

Tak więc celem musi być zminimalizowanie ESR, który zajmuje około 1000 razy (szacunek) energii na klatce piersiowej człowieka w porównaniu bezpośrednio do mięśnia sercowego podczas operacji. Dlatego tłumienie jest nieuniknione u ludzi, nawet w przypadku dużych łopatek i smaru dielektrycznego. Podobny problem będzie dotyczył owadów i będzie znacznie trudniejszy ze względu na niewielką powierzchnię.

Zanurzenie w dielektryku bardzo pomogłoby, ale prawdopodobnie utopiło owada. Udar jest bardzo szybkim rozpadem o wysokiej amplitudzie z powodu niskiej ESR jonizacji międzyfazowej i ESR * Ceq. dla równoważnej pojemności jednostki rozładowania i celu połączonych równolegle.

Pożądanym rozwiązaniem jest zastosowanie odpowiednio dobranej pojemności i napięcia pamięci, w tym kabli o typie 50pf / m dla skrętki, ale użycie wyższego napięcia, które przekroczy napięcie przebicia (BDV) pancerza .

Energia w dowolnej pojemności, w tym model ludzkiego palca 300pF, wynosi E = 1 / 2CV ^ 2 w dżulach, faradach i woltach. Zatem palec przy 10 kV z nylonowego dywanu z butami neoprenowymi wyskoczy 10 mm z cienkiego drutu o 300pF lub mniej więcej E = 1/2 300e-12 * 1e4 ^ 2 = 15 mJ

Możesz potrzebować tylko 1kV z 1mJ, aby przekroczyć BDV, wywołać czynność serca lub niewydolność i nie wytwarzać smażonego białka.

Impulsy mikrofalowe nie są takie same jak wyładowanie pojemnościowe, ponieważ pojemność magazynowania jest zwykle zbyt wysoka, aby uzyskać wystarczająco wysoką BDV. Chociaż kuchenka mikrofalowa o mocy 1 kW może wytwarzać 10 kW, to jest za dużo energii.

Podejrzewam, że owad BDV ma być może od 1 do 10 kV / mm ( szacunkowy szacunek ) jak wilgotne drewno (nie suche), ale nie mika lub kapton, który ma znacznie wyższe kV / mm. Wierzę, że poziom pH określa najprawdopodobniej właściwości materiału karapaksów BDV / mm, ponieważ sprzyja to częściowemu rozładowaniu, wczesnemu prekursorowi BDV.

Więc zdobądź generator ładunku tarcia i zrób małą zakrętkę lub zakres mikowy małych kapsów xxx pF, aby naładować do 1kV, a następnie przetestuj na wilgotnym drewnie tego samego rozmiaru co ciało muchy. Jeśli łuk działa ~ 1 mm, obserwuj reakcję i wyreguluj C lub V, aby precyzyjnie dostroić siły wykałaczki i elektrody igłowych głowic i przyłożyć ją do boku, aby sprawdzić, czy próbuje ona skręcić z prądem impulsowym w 1 us. Czujnik prądu R może być stosowany szeregowo z sondą 10: 1 na R 1kV o wartości znamionowej 0,1 omów, ale uziemienie i końcówka sondy muszą zostać usunięte i podłączone bezpośrednio do końcówki sondy i beczki. W przeciwnym razie zadzwoni źle.

To właśnie bym zrobił. Proces ładowania może być bezpiecznie wykonany z pomocą jakiegoś doradcy technicznego.

W przeciwnym razie weź dywaniki nylonowe i neoprenowe, które nie są odporne na wyładowania elektrostatyczne, i zrób to w staromodny sposób. hahaha. Nie zapomnij o główkach igły i odpowiednim smarze.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
Jeśli czytam poprawnie, ta odpowiedź opisuje bardziej skuteczny sposób zabijania muszek owocowych indywidualnie, sposób, w jaki OP stwierdził, że starają się unikać (konieczność porażenia prądem każdego owada indywidualnie). Zgodnie z postem z pytaniem udało im się już z powodzeniem wykonać tę część, ale starają się zastosować podejście Adalfa Hitlera, polegające na usuwaniu ich dużych ilości w „grupowych prysznicach”, przy jednoczesnym zastosowaniu elektrycznie zabijanego zatrzymania krążenia mechanizm.
Robherc KV5ROB 14.04.17
nie czytasz poprawnie. Energia nie ma nic wspólnego z samym napięciem, które jest konieczne, aby przejść przez pancerz. Energia może być kontrolowana przez precyzyjne sterowanie nasadką pF, a zatem 1 / 2CV ^ 2 i dostosowywana do V tuż powyżej progu dla BDV, podczas gdy prąd może być ograniczony za pomocą Serii R.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 14.04.17
Z grubsza poprawne. Prawdopodobnie nadal szokowalibyśmy indywidualnie, ale byłoby miło, gdybyśmy nie musieli wybijać ich znieczuleniem, montować i atakować sondy indywidualnie. Gdybyśmy tylko mogli je wziąć. Umieść je w małej rurce polietylenowej. Umieść rurkę w komorze, naciśnij przełącznik, a następnie policz ocalałych i monitoruj czas powrotu do zdrowia, który byłby 3 razy szybszy.
user146252
Nie zaskoczyłoby mnie również, gdybyśmy fizycznie ranili ich podczas procesu montażu i powodowali oparzenia ich pancerzy o wysokiej odporności, gdy przepływamy przez nie prąd. To jest zamieszanie. Nie patrzymy na odporność na obrażenia termiczne, właściwości izolacyjne, infekcję uszkodzonego egzoszkieletu ani fizyczną wytrzymałość na manipulacje.
user146252
Gdybyś miał 1M Ohm serii R podłączony do 100pF cap naładowanego do 10kV, byłby to niewidoczny łuk, a następnie ogranicz prąd do 10uA. Jak to szkodzi podmiotowi? Następnie wyreguluj C, V, R za pomocą odpowiedniego obszaru elektrody i smaru, aby zmniejszyć mA / mm2, aby było idealnie. Większość energii przez nadmierną dużą R zostałaby zrzucona w R, a nie w pancerzu. Teraz Get'er'dun.!
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
2

Wyobrażam sobie coś takiego dla „generatora RF”:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

Zrobiłem to za pomocą przełącznika sterowanego napięciem zamiast iskiernika, więc dla CircuitLab będzie to możliwe. Jeśli otworzysz obwód, kliknij [Symulacja], a następnie [Domena czasu]. Ustaw czas rozpoczęcia na 113,2 n, czas zakończenia na 113,7 n i krok kroku na 3 p, pokaże ci pewne oszacowanie kształtu fali wyjściowej ... wiele nierównomiernie rozmieszczonych skoków (dających początek tonom harmonicznych), a następnie tłumiony fala sinusoidalna około 8 GHz.

Jeśli podłączysz kanał z ilustrowanej anteny do punktu zasilania falowodu, wówczas wszelkie muchy owocowe (lub prawdopodobnie wszelkie małe owady) umieszczone w dowolnej części qaveguide powinny być dość łatwe do dozowania ze śmiertelną ilością promieniowania RF, IMHO!

UWAGI:

  • Sygnał zegarowy 5 MHz został wybrany raczej arbitralnie, można zastosować inne częstotliwości, wystarczy odpowiednio wyregulować uzwojenia transformatora zwrotnego.
  • Zarówno D3, jak i R1 służą do ochrony źródła zegara (symulował tam dość nieprzyjazną informację zwrotną bez nich).
  • D1 i D2 zmieniają transformator w „flyback”, co wydawało mi się najbardziej odpowiednią metodą dla tego rodzaju podwyższenia napięcia dla tego obwodu.
Robherc KV5ROB
źródło
Proszę o komentarz, jeśli uważasz, że odpowiedź zasługuje na głosowanie. Nie ma nic złego w przegłosowaniu, jeśli nie zgadzasz się z odpowiedzią, ale jest to konstruktywne, jeśli skomentujesz, aby podać powód, dla którego uważasz, że jest to zła odpowiedź (cóż, przynajmniej w przypadku odpowiedzi, które oczywiście nie naruszają zasad witryny). ... W przeciwnym razie muszę chyba założyć, że downvoter był zapalonym członkiem SPCFF;)
Robherc KV5ROB
0

Wątpię, czy możesz bezpośrednio wywołać „atak serca” w tej strukturze z kilku powodów:

  1. Struktura jest prawdopodobnie zbyt mała, aby utrzymać arytmię, zakładając, że komórki są niejasne jak mięsień sercowy ssaków. Migotanie komór zależy od tego, jak mięsień sercowy krąży wokół fali depolaryzacji. Ta struktura jest tak mała, że ​​nie jest w stanie stworzyć fali ponownego wejścia na rynek.
  2. Tkanka reaguje na gęstość prądu. To powoduje depolaryzację mięśni, a także ogrzewanie tkanek. Bardzo trudno byłoby uzyskać wysoki gradient w mięśniu sercowym, aby spowodować depolaryzację bez uzyskiwania wysokiego gradientu wszędzie i gotowania muchy. Oznacza to, że trudno będzie uzyskać dużą różnicę gradientów, aby zachować muchę i wpłynąć na serce.

Czy wiesz, jaki jest specyficzny mechanizm „zawału serca” dla obecnego procesu? Byłoby bardzo pomocne wiedzieć, czy wywołujesz arytmię czy kauteryzujesz mięśnie.

To powiedziawszy, możesz odnieść sukces stosując mikroelektrodę bardzo blisko komórek odpowiedzialnych za inicjowanie skurczu, jeśli tak właśnie mają muszki owocowe. Elektroda powrotna musi mieć dużą powierzchnię, aby gęstość prądu gwałtownie spadała wraz z odległością od małej elektrody. Ciecz przewodząca może być dobrym wyborem. W tego rodzaju konfiguracji można ograniczyć kauteryzowaną strefę.

W ludzkim sercu węzeł zatokowo-przedsionkowy jest małą gromadą komórek, która inicjuje każde bicie serca. Jeśli muszka owocowa ma podobną strukturę, wówczas prąd przyłożony bardzo blisko niej w celu kauteryzacji tych komórek może zatrzymać akcję serca bez zbytniego uszkodzenia innych tkanek. (Ssaki faktycznie mają hierarchię komórek rozrusznika serca, które będą stopniowo przejmować, jeśli komórki „w górę łańcucha” zawiodą. Sądzę, że muszki owocowe nie mają takiego wyrafinowania.)

W każdym razie powinieneś zaplanować sporo gotowanych much podczas opracowywania szczegółów. Powodzenia!

wilk
źródło
Robimy to już przy użyciu prądu elektrycznego bezpośrednio przyłożonego gwałtownie do ogona. Powoduje fibrylację, która trwa do kilku minut. że możemy wykryć Indukcję magnetyczną zastosowano już w stymulacji mózgu, mięśni, nerwów i serca u ludzi i ssaków.
user146252