Systémy pro generování impulsního magnetického vektorového potenciálu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Disertační práce se zabývá výzkumem, návrhem, realizací a otestování systémů pro aplikaci magnetického vektorového potenciálu na biologické materiály. Hlavním úkolem bylo analyzovat a navrhnout takové systémy, které by vektorový potenciál generovaly bez jiných nežádoucích polí, případně intenzitu vektorového potenciálu zesílily. Navržené systémy mimo to musely odstranit i jiné cizí vlivy na biologické vzorky, zejména vliv ztrátového tepla cívek. Pro generování vektorového potenciálu byly použity toroidní cívky, které díky svému tvaru uzavírají nežádoucí magnetickou indukci ve svém jádře. V práci byly využívány cívky o dvou různých vnějších průměrech, konkrétně 102 a 600 mm. K buzení cívek byly navrženy a sestrojeny celkem čtyři proudové pulsní generátory, schopné poskytnout proudy až do 100 A. Generovaná pole systémů byla komplexně analyzována pomocí konečnoprvkových simulací v ANSYS. Pro usnadnění návrhu byly mimo to odvozeny i analytické vztahy pro výpočet intenzity vektorového potenciálu v libovolném bodě v okolí toroidních cívek. Pro potlačení nežádoucích polí cívek byla navržena metoda, která využívala elektromagnetických stínění ze dvou různých materiálů. Pro vyloučení vlivu tepla u systémů se 102 mm toroidy bylo použito chlazení vzduchem, u systému se 600 mm toroidy bylo navrženo a realizováno vyrovnávání teploty biologických vzorků uzavřeným vodním okruhem. Biologické účinky vektorového potenciálu obou soustav byly testovány na geneticky upravených bioluminiscenčních bakteriích Escherichia coli K12 luxABCDEamp. Práce vznikla v návaznosti na řešení projektu MŠMT 2B08063 „Výzkum vlivu kombinace látek pro cílenou imunoterapii a inhibičního působení pole impulsního vektorového magnetického potenciálu na nádorová onemocnění“.
The doctoral thesis is focused on research, design, implementation and testing of systems for the application of magnetic vector potential to biological materials. The main objective was to analyze and design systems which could generate magnetic vector potential without the presence of other unwanted fields or at least amplify its intensity. Moreover, the systems designed had to eliminate other foreign effects on the biological samples, especially the influence of waste heat from the coils. Toroidal coils were employed to generate the vector potential, because they confine the unwanted magnetic induction inside their core thanks to their shape. The thesis employed coils with two different outer diameters, specifically 102 and 600 mm. To excite the coils, four current pulse generators capable of delivering currents of up to 100 A were constructed. The systems’ generated fields were comprehensively analyzed with the help of finite-element simulations in ANSYS. To simplify the design phase, analytical equations for the calculation of vector potential intensity at an arbitrary point around the toroidal coils were also derived. A method employing electromagnetic shielding made of two different materials was developed to suppress the unwanted fields. To eliminate the influence of heat, the 102 mm system employed air cooling and the 600 mm system employed a closed water loop to equalize the temperatures of biological samples. The biological effects of both systems were tested on genetically modified bio-luminescent bacteria Escherichia coli K12 luxABCDEamp. The thesis was created in connection with the research project of The Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic named “Research into the effect of a combination of substances for targeted therapy and inhibitory action of the field pulse vector magnetic potential on oncogenous diseases”, No. 2B08063.
The doctoral thesis is focused on research, design, implementation and testing of systems for the application of magnetic vector potential to biological materials. The main objective was to analyze and design systems which could generate magnetic vector potential without the presence of other unwanted fields or at least amplify its intensity. Moreover, the systems designed had to eliminate other foreign effects on the biological samples, especially the influence of waste heat from the coils. Toroidal coils were employed to generate the vector potential, because they confine the unwanted magnetic induction inside their core thanks to their shape. The thesis employed coils with two different outer diameters, specifically 102 and 600 mm. To excite the coils, four current pulse generators capable of delivering currents of up to 100 A were constructed. The systems’ generated fields were comprehensively analyzed with the help of finite-element simulations in ANSYS. To simplify the design phase, analytical equations for the calculation of vector potential intensity at an arbitrary point around the toroidal coils were also derived. A method employing electromagnetic shielding made of two different materials was developed to suppress the unwanted fields. To eliminate the influence of heat, the 102 mm system employed air cooling and the 600 mm system employed a closed water loop to equalize the temperatures of biological samples. The biological effects of both systems were tested on genetically modified bio-luminescent bacteria Escherichia coli K12 luxABCDEamp. The thesis was created in connection with the research project of The Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic named “Research into the effect of a combination of substances for targeted therapy and inhibitory action of the field pulse vector magnetic potential on oncogenous diseases”, No. 2B08063.
Description
Citation
HANÁK, P. Systémy pro generování impulsního magnetického vektorového potenciálu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teleinformatika
Comittee
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
prof. Ing. Eva Gescheidtová, CSc. (člen)
doc. Ing. Otto Dostál, CSc. (člen)
prof. Ing. Čestmír Vlček, CSc. (člen)
Ing. Ivan Koudar, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Florian Makáň, CSc. - oponent (člen)
prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc. - oponent (člen)
Date of acceptance
2012-04-25
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení