摘要：研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并对Braunbeck线圈的几何参数和中心磁场进行了理论计算、用COMSOL Multiphysics有限元软件进行内部磁场分布仿真以及研制出实物并对其性能进行了实测,结果显示该Braunbeck线圈工作性能稳定,磁场均匀度>95%的区域达到了在线圈径向-0.18～0.18m、轴向-0.17～0.17m之间,较课题组前期设计的Helmholtz线圈有了较大改进,为后续医学实验奠定了基础。

摘要：脉冲磁场治疗肿瘤凭借其无创性的优势具有良好的应用前景。感应电场和感应电流是脉冲磁场产生生物效应的原因之一。为了获得较大的感应电场来开展脉冲磁场治疗肿瘤的细胞实验,研制了1台基于阿基米德螺旋线圈和自击穿空气开关的高变化率脉冲磁场发生器。对阿基米德螺旋线圈周围空间的磁场和感应电场进行了计算,利用COMSOL Multiphysics软件对线圈的磁场分布特性进行了优化设计,并对研制出的磁场发生器性能进行了实测。最终,设计的阿基米德螺旋线圈为7匝、外径为21 mm,该线圈在细胞培养液中可产生的脉冲磁场参数为:磁感应强度幅值0.92 T、上升时间78 ns、脉冲宽度1.8μs,磁场的变化率达1.1×107 T/s,感应电场最大值为55.9kV/m,电场的均匀度达84%,最大的感应电流密度达1.7×104 A/m2。结果表明,此脉冲磁场发生器可以满足用于研究脉冲磁场治疗肿瘤相关的细胞实验的要求,为后续研究奠定了基础。

摘要：为研究脉冲磁场治疗肿瘤的效果与机理,结合脉冲功率技术和现代电力电子技术,采用固态开关IGBT单管并联作为高压大电流放电开关单元,采用聚焦线圈阵列实现脉冲磁场的空间聚焦,研制了一套输出双指数衰减脉冲波形的脉冲磁场发生器。首先建立了球面型磁场聚焦线圈阵列的几何模型,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件和遗传算法对线圈阵列的磁场聚焦性能进行了优化,获得了取得最佳聚焦效果的线圈电流组合,并且对其实物进行了研制;然后对发生器电路结构进行设计,重点对并联IGBT单管的触发控制电路、驱动电路和IGBT并联电路进行了设计和研制;最后对发生器的输出脉冲电流和磁场波形以及磁场聚焦线圈的聚焦性能进行了实测。测试结果显示,该脉冲磁场发生器工作稳定可靠,输出磁感应强度幅值、重复频率灵活可调,焦点处脉冲磁场最大幅值为1 mT,上升时间1μs,脉宽3.5μs;磁场聚焦线圈阵列聚焦效果明显,80%Bm以上区域所对应的面积S80%约为2.6×10-3m2,只占聚焦平面面积的2.07%,该脉冲磁场发生器的研制为后续医学实验奠定了基础。

摘要：为了开展荷瘤动物的在体肿瘤治疗实验研究,并提高肿瘤治疗的有效性和安全性,要求脉冲磁场发生器的磁场线圈具有较好的聚焦性能。为此,在总结课题组前期工作的基础上,提出了一种球面型聚焦线圈阵列。首先通过COMSOL Multiphysics有限元软件对改进前和改进后2种球面型聚焦线圈的磁场分布进行了仿真分析;然后确定了聚焦线圈模型,并仿真分析了子线圈的半径和线径对磁场分布的影响,进而确定了线圈参数并完成了实物的研制;最后对聚焦磁场线圈的聚焦性能进行了实测与评估。研究结果表明,改进后的聚焦磁场线圈的聚焦性能比改进前有了很大提高,子线圈半径对聚焦线圈的磁场分布有较大的影响,而子线圈的线径影响较小。总之,所设计和研制的球面型聚焦线圈阵列的聚焦性能较好,满足设计要求,为下一步的脉冲磁场发生器的研制和医学实验奠定了坚实基础。

摘要：针对脉冲磁场发生器校准规范缺失的现状,依据有关国家和国际标准,对脉冲磁场发生器自动校准技术进行了系统研究。提出了需要校准的三类参数,对每类参数给出了校准方法及线路,设计了自动校准系统,以提高校准质量和效率。这些工作为规范该设备的校准及下一步编写校准规范奠定了技术基础。

摘要：提出了一种强脉冲发生器的设计方案,应用此方案设计了基于IGBT控制充电、可控硅控制放电、可以自动运行的脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到1 200 V,在放电线圈中心得到10T的磁场。该设备由1片AT89C52单片机控制其实现自动运行和手动运行,得到最高1 Hz的强脉冲磁场,并阐述了磁场的标定方法。