Средства электромагнитного управления циркуляцией биологических жидкостей

• Автор: Корнилова, Наталья Валерьевна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений и обозначений

Введение

Г лава 1. Анализ генераторов распределенных электромагнитных

полей

1.1 Обзор генераторов электромагнитных полей для систем медицинского назначения

1.2 Классификация устройств синтеза электромагнитного поля

1.3 Постановка задачи исследования

Основные результаты и выводы

Глава 2. Обоснование способа управления магнитожидкостными элементами

аппарата циркуляции биологических жидкостей

2.1 Классификация методов синтеза пространственно-распределенных электромагнитных полей
2.2 Анализ влияния электромагнитных полей на магнитные жидкости
2.3 Физические особенности формирования управляющих электромагнитных полей для магнитожидкостных элементов
2.4 Векторно-энергетический анализ электромагнитного генератора
для управления магнитожидкостными элементами
Основные результаты и выводы
Глава 3. Построение математической модели генератора электромагнитных полей для управления магнитожидкостным элементом аппарата циркуляции биологических жидкостей
3.1 Анализ методов расчета электромагнитных полей
3.2 Оценка осевой компоненты электромагнитного поля генератора управления магнитожидкостными элементами аппарата циркуляции биологических жидкостей
3.3 Методика расчета векторного магнитного потенциала генератора электромагнитных полей

3.4 Методика расчета электромагнитного поля одного витка генератора электромагнитных полей аппарата циркуляции биологических жидкостей
3.5 Расчет градиентного электромагнитного поля секции генератора
для аппарата циркуляции биологических жидкостей
3.6 Расчет электромагнитного поля, воздействующего на поверхность магнитожидкостного элемента
3.7 Расчет поля внутри магнитожидкостного элемента
3.8 Моделирование электромагнитных полей, создаваемых генератором для управления МЖЭ
Основные результаты и выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования генератора
электромагнитных полей аппарата циркуляции биологических жидкостей
4.1 Выбор и обоснование базового варианта генератора электромагнитных полей
4.2 Разработка и изготовление экспериментального стенда
4.3 Проведение экспериментальных исследований и статистическая обработка результатов
4.4 Разработка системы контроля параметров генератора электромагнитных полей
Основные результаты и выводы
Заключение
Список используемых источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
А - векторный потенциал магнитного поля, В-с/м; а - радиус трубы, м;
В - магнитная индукция, Тл;
Ва, Вр, В, - составляющие вектора магнитной индукции, Тл;
Б - вектор индукции электростатического поля в выходном канале, Кл/м2; с1 - диаметр частицы, м;
Е - вектор напряженности электростатического поля в выходном канале, В/м;
— объемная магнитная сила, Н/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - напряженность магнитного поля, А/м; к I - шаг между соседними слоями катушки, м; к2 - шаг намотки.
/-силатока, А;
J — плотность тока, А/м ;
к= 1,3 807-10'23- постоянная Больцмана, Дж/К;
кпд - приведенная к единице массы кинетическая энергия пульсационного
движения, Дж/кг; к - количество слоев катушки;
Ь{ £) - функция Ланжевена.
Ь - длина проводника, м;
Ьсл — индуктивность одного слоя катушки, Гн;
I -максимальная длина МЖЭ, м;
тах ^ 5 ’
М— намагниченность насыщения магнитной жидкости, А/м;
Мз - намагниченность насыщения исходного диспергированного вещества, А/м;
Мао - намагниченность насыщения коллоида, А/м;

принимает волнообразную форму, передается жидкости, расположенной в рабочей полости. Волновое движение мембраны обеспечивает перемещение перекачиваемой среды в рабочей полости. Недостатками данного насоса являются невысокая производительность из-за инерционности магнитной жидкости, неуспевающей перемещаться за быстрыми колебаниями электромагнитного поля, а также из-за образования кавитационных пузырьков, невысокий напор из-за низкой герметизации, большие габаритные размеры при прочих равных условиях, т.к. одна из камер занята магнитной жидкостью.
Технической задачей, поставленной в данной диссертационной работе, является повышение производительности перекачивающего устройства путем электромагнитного управления магнитожидкостными элементами посредством мик-роконтроллерной системы, задающей определенные режимы функционирования; ликвидация утечки перекачиваемых жидкостей между магнитожидкостным поршнем и стенками цилиндра; устранение механического взаимодействия узлов трения с форменными элементами биологической жидкости, которое постепенно разрушает последние без возможности циркуляционной ремиссии. Главным отличием предлагаемых средств электромагнитного управления циркуляцией биологических жидкостей является то, что управляющим электромагнитным полем из объема магнитной жидкости, находящейся в упругой оболочке, формируется подвижный поршень и два клапана, расположенных на входе и выходе устройства. Клапаны представляют собой магнитожидкостные перегородки, которые появляются и исчезают в определенной последовательности в процессе работы перекачивающего устройства. При этом реализуется принципиально новый способ электромагнитного управления магнитожидкостными элементами для осуществления циркуляции биологических жидкостей.
Исходя из специфических особенностей управления магнитожидкостными элементами сформулированы основные требования к электромагнитному генератору [44]: