磁感應(yīng)熱療的線圈設(shè)計(jì)與控制電路的實(shí)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 02:08

【摘要】：磁感應(yīng)熱療是多種腫瘤熱療方法中的一個(gè)重要分支,特色突出,優(yōu)勢明顯,發(fā)展速度很快,有可能作為治療腫瘤的優(yōu)先選擇,因此具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值及研究意義�，F(xiàn)階段,磁感應(yīng)熱療的主要研究停留在磁性納米材料制備以及其實(shí)驗(yàn)方面,對其磁感應(yīng)熱療設(shè)備的研究相對較少。本文針對動物磁感應(yīng)熱療的線圈式磁場發(fā)生裝置的磁場方向和強(qiáng)度的分布不均勻這一缺點(diǎn),進(jìn)行了線圈的優(yōu)化,并將優(yōu)化的線圈與原線圈的結(jié)果進(jìn)行對比研究分析,為磁感應(yīng)熱療的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。(1)分析了磁感應(yīng)熱療的電磁基礎(chǔ)。介紹了磁感應(yīng)熱療的發(fā)熱機(jī)理、磁感應(yīng)熱療工作頻率和場強(qiáng)參數(shù)的選擇及有限元軟件COMSOL的AC/DC模塊,計(jì)算了圓線圈、螺線管線圈、空心圓柱線圈的磁場分布,對比分析產(chǎn)生相同量級的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)線圈各自的變化,選用有外徑的圓柱線圈作為后面磁感應(yīng)熱療的主要磁場產(chǎn)生裝置。(2)分析了磁感應(yīng)熱療場均勻度的優(yōu)化。依據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小確定線圈的參數(shù)及計(jì)算方法,通過與文獻(xiàn)中提供的線圈計(jì)算數(shù)值與該軟件仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了該軟件計(jì)算的正確性與可行性。針對線圈式的磁場發(fā)生裝置的磁場方向和強(qiáng)度的分布不均勻這一缺點(diǎn),通過線圈兩端添加補(bǔ)償線圈對原線圈進(jìn)行了的優(yōu)化。分別計(jì)算通入補(bǔ)償線圈電流不變匝數(shù)改變及匝數(shù)不變電流變化時(shí),補(bǔ)償線圈從兩端向中間移動的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化。研究在相同區(qū)域不同位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率,確定了補(bǔ)償線圈的最佳位置。在最佳位置處,討論了通入補(bǔ)償線圈電流和線圈匝數(shù)對磁感應(yīng)強(qiáng)度B的影響,確定了補(bǔ)償線圈的參數(shù)。對有補(bǔ)償線圈和無補(bǔ)償線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度的對比,在相同條件下補(bǔ)償線圈式的圓柱線圈與無補(bǔ)償線圈的圓柱線圈進(jìn)行對比,其線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度提高了約4.2%,補(bǔ)償線圈中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到了11.3 m T,磁場的均勻性增加了66.7%左右。(3)分析了小型磁感應(yīng)熱療硬件電路的實(shí)現(xiàn)。介紹了磁感應(yīng)熱療控制電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。通過控制電路進(jìn)行了線圈的驗(yàn)證測試,分別從線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度、線圈軸線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度以及線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻性給出了線圈測試數(shù)據(jù),并與理論值進(jìn)行了對比分析,測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,證實(shí)了仿真的有效性和實(shí)驗(yàn)的可行性。
【圖文】：

模型圖,圓環(huán),線圈,模型圖