Электрошоковая муха с использованием магнитной индукции

12

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

user146252
источник
2
Не уверен насчет индукционной связи с плодовыми мушками, но если бы вы могли генерировать радиочастотный импульс в диапазоне частот, где средняя длина тела плодовой мухи была близка к 1/2 длины волны, вы могли бы убить их с помощью радиочастотного напряжения. Лично я играл с проектами (еще не создавал прототипов ... все еще разрабатываю часть трекинга) для стрельбы по комарам из воздуха с использованием радиочастотной установки с параболическим отражателем на частоте около 18 ГГц. Тем не менее, проблема заключается в создании сверхвысокой частоты для таких применений ... особенно, когда длина плодовой мухи еще в несколько раз меньше. : S
Robherc KV5ROB
2
У плодовых мушек есть сердечная функция?
Trevor_G
1
@Trevor Технически, да , у них есть спинной сосуд, который функционирует подобно сердцу и его часто называют.
Robherc KV5ROB
2
Просто покажи им счет за все эти исследования ... которые должны это сделать ...
Trevor_G
1
Я считаю, что я должен позвонить в SPCFF. Отредактируйте свой вопрос и добавьте диаграмму.
StainlessSteelRat

Ответы:

4

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.

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
источник
Если я правильно читаю, этот ответ описывает более эффективный способ убийства плодовых мушек индивидуально, то, как ОП заявил, что они стараются избегать (необходимость применять электрошок для каждого насекомого в отдельности). Согласно сообщению «Вопрос», они уже успешно выполнили эту часть, но пытаются использовать подход Адальфа Гитлера, который заключается в том, чтобы уничтожать большие их количества в «групповых душах», в то же время все еще применяя электрическое убийство при остановке сердца. механизм.
Robherc KV5ROB
вы не правильно читаете. Энергия не имеет ничего общего с одним напряжением, которое необходимо для прохода через панцирь. Энергию можно контролировать с помощью точного контроля крышки накопителя pF и, следовательно, 1 / 2CV ^ 2 и доводить до V чуть выше порогового значения для BDV, в то время как ток может быть ограничен с помощью серии R.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
Грубо правильно. Вероятно, мы все равно будем шокировать каждого, но было бы неплохо не выбивать их анестетиком, монтировать их и атаковать зонды по отдельности. Если бы мы могли просто взять их. Положите их в маленькую полиэтиленовую трубку. Поместите трубку в камеру, нажмите переключатель, а затем подсчитайте выживших и контролируйте время восстановления, которое будет в 3 раза быстрее.
user146252
Также меня не удивит, если мы будем наносить им физический вред в процессе монтажа и поджигать их высокоопрочный панцирь, когда мы пропускаем через них ток. Это смущает. Мы не рассматриваем термостойкость, изоляционные свойства, заражение поврежденным экзоскелетом или физическую прочность при обращении.
user146252
Если бы у вас был R серии 1 Ом, подключенный к крышке 100 пФ, заряженной до 10 кВ, это была бы невидимая дуга, а затем ограничивали ток до 10 мкА. Как это повреждает предмет? Затем отрегулируйте C, V, R с помощью подходящей площади электрода и смазки, чтобы уменьшить мА / мм2, чтобы сделать его идеальным. Большая часть энергии через чрезмерно большой R будет сбрасываться в R, а не в панцирь. Теперь Get'er'dun.!
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2

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

схематический

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.
Robherc KV5ROB
источник
Пожалуйста, прокомментируйте, если вы чувствуете, что ответ заслуживает отрицательного ответа. Нет ничего плохого в том, чтобы понизить голосование, если вы не согласны с ответом, но это только конструктивно, если вы прокомментируете, чтобы указать причину, по которой вы считаете, что это плохой ответ (ну, по крайней мере, для ответов, которые явно не нарушают политики сайта). ... В противном случае, я клянусь, мы просто должны предположить, что downvoter был страстным участником SPCFF;)
Robherc KV5ROB
0

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!

Wilk
источник
Мы уже делаем это с помощью электрического тока, непосредственно прикладывающего голову к хвосту. Это вызывает фибрилляцию, которая длится до минут. что мы можем обнаружить Магнитную индукцию уже использовали при стимуляции мозга, мышц, нервов и сердца человека и млекопитающих.
user146252