+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме


Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/54001

Title: Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме
Authors: Перевалов, Никита Алексеевич
metadata.dc.contributor.advisor: Мартемьянов, Сергей Михайлович
Keywords: биполярный транзистор; лавинный пробой; генератор Маркса; импульс напряжения; наносекундный импульс; bipolar transistor; avalanche breakdown; Marx generator; voltage pulse; nanosecond pulse
Issue Date: 2019
Citation: Перевалов Н. А. Генератор импульсов по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме : магистерская диссертация / Н. А. Перевалов ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Инженерная школа новых производственных технологий (ИШНПТ), Отделение материаловедения (ОМ) ; науч. рук. С. М. Мартемьянов. — Томск, 2019.
Abstract: Объектом исследования является генератор по схеме Маркса на основе биполярных транзисторов в лавинном режиме. Цель работы: Анализ существующих генераторов Аркадьева-Маркса на лавинных транзисторах; проектирование и макетирование силовой и управляющей схем ГИН на лавинных транзисторах; изучение параметров ГИН. В процессе работы были проведены расчет и моделирование генератора Маркса. Изготовлен драйвер управления силовым ключом с гальванической развязкой. Изготовлены на печатных платах и исследованы пяти- и десятиступенчатые генераторы Маркса.
The object of the study is a generator according to Marx’s scheme based on bipolar transistors in the avalanche mode. Objective: Analysis of existing Marx generators on avalanche transistors; design and prototyping of power and control generator circuits on avalanche transistors; study of generator parameters.
In the process, the calculation and simulation of the Marx generator were carried out. Made driver control power switch with galvanic isolation. Manufactured on printed circuit boards and investigated five- and ten-step Marx generators.
URI: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/54001
Appears in Collections:Магистерские диссертации

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Схема генератора импульсов регулируемой ширины

Биполярные симметричные импульсы регулируемой ширины позволяет получить генератор импульсов по схеме на рис. 1. Устройство может быть использовано в схемах авторегулирования выходной мощности импульсных источников питания. На микросхеме DD1 (К561ЛЕ5/К561 ЛАТ) собран генератор прямоугольных импульсов со , равной 2.

Симметрии генерируемых импульсов добиваются регулировкой резистора R1. Рабочую частоту генератора (44 кГц) при необходимости можно изменить подбором емкости конденсатора С1.

Рис. 1. Схема формирователя биполярных симметричных импульсов регулируемой длительности.

На элементах DA1.1, DA1.3 (К561КТЗ) собраны компараторы напряжения; на DA1.2, DA1.4 — выходные ключи. На входы компараторов-ключей DA1.1, DA1.3 в противофазе через формирующие RC-диодные цепочки (R3, С2, VD2 и R6, C3, VD5) подаются прямоугольные импульсы.

Заряд конденсаторов С2, C3 происходит по экспоненциальному закону через R3 и R5, соответственно; разряд — практически мгновенно через диоды VD2 и VD5. Когда напряжение на конденсаторе С2 или C3 достигнет порога срабатывания компараторов-ключей DA1.1 или DA1.3, соответственно, происходит их включение, и резисторы R9 и R10, а также управляющие входы ключей DA1.2 и DA1.4 подключаются к положительному полюсу источника питания.

Поскольку включение ключей производится в противофазе, такое переключение происходит строго поочередно, с паузой между импульсами, что исключает возможность протекания сквозного тока через ключи DA1. 2 и DA1.4 и управляемые ими транзисторы преобразователя, если генератор двухполярных импульсов используется в схеме импульсного источника питания.

Плавное регулирование ширины импульсов осуществляется одновременной подачей стартового (начального) напряжения на входы компараторов (конденсаторы С2, C3) с потенциометра R5 через диодно-ре-зистивные цепочки VD3, R7 и VD4, R8. Предельный уровень управляющего напряжения (максимальную ширину выходных импульсов) устанавливают подбором резистора R4.

Сопротивление нагрузки можно подключить по мостовой схеме — между точкой соединения элементов DA1.2, DA1.4 и конденсаторами Са, Сb. Импульсы с генератора можно подать и на транзисторный усилитель мощности.

При использовании генератора двухполярных импульсов в схеме импульсного источника питания в состав резистивного делителя R4, R5 следует включить регулирующий элемент — полевой транзистор, фотодиод оптрона и т.д., позволяющий при уменьшении/увеличении тока нагрузки автоматически регулировать ширину генерируемого импульса, управляя тем самым выходной мощностью преобразователя.

В качестве примера практической реализации импульсных источников питания приведем описания и схемы некоторых из них.

Транзисторы биполярные. Метод измерения граничного напряжения – РТС-тендер


ГОСТ 18604.19-88
(СТ СЭВ 6038-87)*
______________________
* Обозначение стандарта.
Измененная редакция, Изм. N 1.

Группа Э29

ОКП (ОКСТУ) 62 2312 (6220)

Срок действия с 01.07.89
до 01.07.94*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
постановлением Госстандарта СССР от 29.05.91 N 760
(ИУС N 8, 1991 год). — Примечание изготовителя базы данных.

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.03.88 N 809

2. Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147-2

3. ВЗАМЕН ГОСТ 18604.19-78

4. Срок проверки 1993 г., периодичность проверки 5 лет

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта

ГОСТ 18604.0-83

Вводная часть



ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие с 01.07.89 постановлением Госстандарта СССР от 26.10.88 N 3542


Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 2, 1990 год


Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает метод измерения граничного напряжения .

Общие требования при измерении и требования безопасности — по ГОСТ 18604.0-83.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 6038-87.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. Измерение граничного напряжения биполярного транзистора заключается в определении напряжения между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора и при токе базы, равном нулю.

1.2. Ток коллектора, ток базы в режиме насыщения, индуктивность в цепи коллектора (или длительность импульса тока коллектора), частоту импульсов генератора тока базы (если частота отличается от промышленной), температуру окружающей среды (при необходимости температуру корпуса) указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.


2. АППАРАТУРА

2.1. Граничное напряжение следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1.


— генератор импульсов тока базы; — измеряемый транзистор; — резистор; — генератор тока коллектора; — импульсный измеритель напряжения; — ограничитель напряжения; — осциллограф

Черт. 1

2.2. Полярность включения элементов указана на схеме для n-p-n транзисторов. Для р-n-р транзисторов полярность должна быть обратной.

2.3. Граничное напряжение измеряют осциллографом или импульсным измерителем напряжения. При использовании осциллографа напряжение на измеряемом транзисторе определяют по отклонению луча по оси , а ток — по отклонению луча по оси .

Импульсный измеритель напряжения используют вместо осциллографа при применении в качестве генератора импульсного генератора тока коллектора.

Входное сопротивление () осциллографа по оси и импульсного измерителя напряжения должно удовлетворять условию

,


где — максимальное значение граничного напряжения, которое может быть измерено на установке;

— ток коллектора.

2.4. Основная погрешность измерительной установки в диапазоне измеряемых значений не должна выходить за пределы ±10% для осциллографов и аналоговых импульсных измерителей и ±5% измеряемого значения ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета для цифровых измерителей напряжения.


2.5. Генератор тока коллектора должен обеспечивать заданный в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов ток как в режиме насыщения, так и в режиме, соответствующем граничному напряжению.

2.6. Электрическая структурная схема генератора тока коллектора приведена на черт.2 и 3.


— измеряемый транзистор; , — резисторы; — дроссель; — источник питания

Черт.2


— измеряемый транзистор; — резистор; — генератор импульсов тока коллектора

Черт.3

2.7. Минимальное значение индуктивности дросселя () указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов или вычисляют по формуле

,


где — длительность измерительного импульса;

— минимальное значение граничного напряжения, которое может быть измерено на данной установке.

2.8. Активное сопротивление дросселя () должно удовлетворять условию

.

2.9. Напряжение источника питания () должно удовлетворять условию

,


где — максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер измеряемого транзистора, указанное в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

2.10. Сопротивление резистора () должно удовлетворять условию

.

2.11. Сопротивление генератора импульсов тока коллектора () должно удовлетворять условию

.

2.12. При использовании генератора импульсов тока коллектора измерение граничного напряжения проводится в схеме, в которой базовый вывод транзистора отключен. При этом генератор отключен.

2.13. Генератор импульсов тока базы должен обеспечивать ток базы , необходимый для вхождения измеряемого транзистора в область насыщения.

2.14. Сопротивление генератора импульсов тока базы должно удовлетворять условию

.

2.15. Сопротивление резистора () должно удовлетворять условию

.


При использовании осциллографа для удобства отсчета рекомендуется выбирать =1 Ом.

Резистор выбирают с допускаемым отклонением сопротивления от номинального ±1%.

2.16. Ограничитель напряжения служит для обеспечения режима измерения в области безопасной работы транзистора.

Уровень ограничения указывают в стандартах или в технических условиях на транзисторы конкретных типов.

Электрическая структурная схема ограничения приведена на черт.4.


— разделительный диод; — источник питания

Черт.4



Допускается проведение измерения без ограничителя напряжения.

2. 17. Разделительный диод должен быть рассчитан на обратный ток, который в 10 раз меньше заданного измерительного тока.

2.18. Источник питания должен обеспечивать пределы регулировки напряжения от до .

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

3.1. Измеряемый транзистор должен быть включен в схему измерения. Устанавливаемый режим по току базы должен обеспечивать вхождение транзистора в режим насыщения.

Ток базы () должен удовлетворять условию

,


где — минимальное значение статического коэффициента передачи тока, указанное в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

В технически обоснованных случаях допускаются другие соотношения и . При этом значение указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

3.2. При использовании схемы с индуктивностью в цепи коллектора измеряемый транзистор в исходном состоянии должен находиться в режиме насыщения.

В момент окончания импульса базового тока коллекторный ток поддерживается за счет э.д.с. самоиндукции в индуктивности цепи коллектора и напряжение коллектор-эмиттер возрастает до значения (или до напряжения ограничения , если ).

Измерение напряжения и тока транзистора должно производиться по экрану осциллографа.

На заданном уровне тока коллектора следует определить граничное напряжение по вольтамперной характеристике, приведенной на черт.5.


Черт.5



Максимальное значение тока коллектора при напряжении устанавливают по осциллографу в пределах , где — значение тока коллектора, при котором задано .

Транзистор считают годным, если значение напряжения, измеренное в точке на уровне заданного тока коллектора, не менее значения , заданного в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

3.3. При использовании ограничителя напряжения в процессе переключения транзистора напряжение между выводами коллектора и эмиттера измеряемого транзистора должно ограничиваться на заданном уровне и может не достигать значения , если .

Транзистор считают годным, если траектория движения луча на экране осциллографа (черт.6) на участке от точки к точке в процессе уменьшения тока коллектора соответствует заданному уровню ограничения . Допускается пересечение линии ВС при уровне тока меньше заданного значения.


Черт.6

3.4. При использовании схемы с генератором импульсов тока в цепи коллектора база измеряемого транзистора отключена, импульс от генератора тока подают между выводами коллектора и эмиттера.

Заданное значение тока устанавливают по экрану осциллографа в соответствии с п.3.2.

Значение граничного напряжения измеряют по экрану осциллографа или импульсным измерителем напряжения.

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

4.1. Показатели точности измерения граничного напряжения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

4.2. Границы интервала (), в котором с установленной вероятностью 0,95 находится погрешность измерения, определяют по формуле

,


где — погрешность измерителя напряжения, по которому производится отсчет граничного напряжения;

— погрешность измерителя тока, протекающего в цепи коллектора транзистора;

— коэффициент влияния тока на напряжение, который равен

.

Исследование переходных процессов транзисторного генератора сверхкоротких импульсов в режиме электроэрозионной обработки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.319.53:621.919.2.048.4-47

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ТРАНЗИСТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ В РЕЖИМЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

© А. Ф. Бойко1, М.Н. Воронкова2

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 308012, Россия, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

Изложены результаты анализа переходных процессов в транзисторном генераторе коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона, работающего на эрозионный промежуток и используемого для электроэрозионной прошивки микроотверстий диаметром 0,01.. .0,1 мм. Получены математические модели зависимости выходных параметров генератора импульсов от параметров активных и пассивных элементов схемы генератора, на базе которых разработаны расчётные формулы мгновенных и амплитудных значений тока, энергии и длительности импульсов. Установлено, что предложенная схема генератора импульсов и методы расчета основных его элементов обеспечивают формирование импульсов разрядного тока, параметры которых удовлетворяют требованиям процесса электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий, а также позволяют оптимизировать параметры схемы генератора в широком диапазоне режимов обработки.

Ключевые слова: электроэрозионная прошивка; микроотверстие; транзисторный генератор импульсов; биполярные импульсы; транзисторный ключ; энергия импульса

RESEARCH OF ULTRA-SHORT PULSE TRANSISTOR GENERATOR TRANSIENTS UNDER ELECTROEROSIVE MACHINING

A.F. Boiko, M.N. Voronkova

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, 46 Kostyukov St., Belgorod, 308012, Russia.

The article reports on the analysis results of transients in the transistor generator of short bipolar pulses in nanosecond range. The generator operates on the erosion gap and is used for electroerosive broaching of microholes with the diameter of 0.01 … 0.1mm. Obtained mathematical models of pulse generator output parameters dependence on the parameters of active and passive elements of the generator circuit allowed to develop calculating formulae of the values of instantaneous and peak current, energy and pulse duration. The proposed circuit of pulse generator and calculation methods of its basic elements provide the formation of discharge current pulses whose parameters meet the requirements of electroerosive broaching of precision microholes as well as allow to optimize the parameters of generator circuit in a broad range of machining modes.

Keywords: electroerosive broaching; microhole; transistor pulse generator; bipolar pulses; transistor switch; pulse energy.

Для эффективной прошивки микроотверстий диаметром 0,01…0,1 мм было создано специализированное оборудование [1-3], в котором в качестве источника технологического тока используется высокочастотный транзисторный генератор коротких биполярных импульсов наносекунд-ного диапазона.

С целью совершенствования схемы генератора импульсов, разработки необходимых методик расчета и оптимизации его параметров на первом этапе были проведены исследования переходных процессов

в генераторе импульсов, работающем в режиме холостого хода и короткого замыкания [4, 5]. В дальнейшем был исследован и самый сложный в анализе режим работы генератора импульсов — режим электроэрозионной обработки. В данной работе изложены основные результаты этих исследований.

На рис. 1 показана эквивалентная схема транзисторного генератора коротких биполярных импульсов. Рассмотрим работу генератора в режиме электроэрозионной обработки.

1

Бойко Анатолий Федорович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии машиностроения, тел.: 89611771822.

Boiko Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89611771822.

Воронкова Марина Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, тел.: 89102292772, e-mail: [email protected] ru

Voronkova Marina, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89102292772, e-mail: [email protected]

R О-

& im

ТК

/

ipx !к к.ф.

т—I

и

Ln2

Rtp V

!шп

кф.

I мзп

ifiK.

Рис. 1. Эквивалентная схема транзисторного генератора коротких биполярных импульсов

При закрытом транзисторном ключе ТК накопительный конденсатор Сн заряжается от источника Еи постоянного напряжения через токоограничительный резистор Я, паразитную индуктивность 1п1 внутреннего монтажа генератора, индуктивность формирователя Ьф и параллельную ей цепь: резистор формирователя Кф — диод V.

При отпирании транзистора начинается процесс разряда накопительного конденсатора по цепи Сн — ТК — Lф — Сн. При этом на межэлектродном промежутке МЭП формируется импульс напряжения, который осуществляет пробой МЭП, и через образовавшийся канал проводимости, осуществляя электроэрозионный процесс, проходит импульсный рабочий ток /МЭП по цепи Сн — ТК — МЭП — Ц,2 — Lп2 — Сн, где Lп2 -паразитная индуктивность внешнего монтажа (выходной кабель генератора).

Ток коллектора /к транзисторного ключа складывается из двух составляющих /к = /рк + /и — из тока разряда конденсатора /рк и тока источника питания /и. Так как

Еи

.и „ <<iРК, то /к = /рк, где ¡тк — сопро-

Ятк + я

тивление транзисторного ключа.

Переходные процессы формирования переднего и заднего фронтов токовых импульсов разрядного контура описываются разными уравнениями, так как цепь Рф -V подключается к работе при формировании заднего фронта импульсов тока.

Таким образом, после пробоя МЭП при формировании переднего фронта /рк = /МЭП + /|_ф, где /|_ф — ток через индуктивность формирователя Ьф. При спаде тока в разрядной цепи (период формирования заднего фронта импульсов тока), когда в действие вступает цепь Яф — V, баланс токов разрядного контура имеет вид: /рк = /МЭП + /1ф + /Яф, где /рф — ток через резистор формирователя Яф.

Так как транзистор включается не мгновенно, то возможны два случая формирования переднего фронта импульса тока разряда конденсатора: при ненасыщенном транзисторе (рис. 2 а), когда сопротивление транзисторного ключа RTK = RTK(t) = var; при насыщенном транзисторе (рис. 2, б), когда Rtk = /k-э.нас. = const, где Гк-э.нас. -сопротивление насыщенного транзистора.

При малой скорости включения транзисторного ключа (инерционный ключ) передний фронт импульса тока разряда конденсатора /рк формируется в условиях ненасыщенного транзистора и определяется известным [6] законом изменения коллекторного тока Ik (рис. 2, а), т.е.

( -Л

Ik — IPK

— BI t

1 — е’

(1)

где I б — ток базы транзистора; В — статический коэффициент усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером; т — постоянная времени переходного процесса включения транзистора.

б

Рис. 2. Временные диаграммы переходных процессов изменения тока коллектора ¡к (1) транзисторного ключа и тока разрядного контура ¡щ (2) при ненасыщенном (а) и насыщенном (б) транзисторе

При высокой скорости включения транзисторного ключа (малоинерционный ключ) форма и длительность переднего фронта импульса тока разряда конденсатора (рис. 2, б) определяется в основном параметрами разрядного контура. Установлено, что в этом случае передний фронт импульса рабочего тока через МЭП /Мэп описывается уравнением

L о

d i

dt

. г> diмэп . im3n 2 + ктк-+-

мэп

dt

C

h

______l0il0 (ts )

(ln 2 + l0 ) CH ln 2 + l<p (ln 2 + l0 ) ch

uмэпt

rtkuмэп

(2)

где

Lo6 ~ Lni +

L<P Ln 2 L0 + Ln 2

— общая индуктив-

имэп = 20В —

ность разрядного контура; напряжение на МЭП после его пробоя;

L (t- ) = uc (о

с„

‘ф ‘

• sinot — ток че-

рез индуктивность ¿ф в момент пробоя МЭП в случае запаздывания на время tз начала импульса рабочего тока через МЭП относительно начала импульса напряжения на МЭП; ис (0) = Ен — начальное напряжение на накопительном конденсаторе;

з = ——-—- — коэффициент затухания

2 ( + ЬП1)

разрядного контура до пробойной стадии;

о =

V( Lф + Lm ) Сн

— собственная цикли-

ческая частота разрядного контура допро-бойной стадии.

Получено общее решение уравнения (2):

IМЕП ■

со 1

Lф + L п

‘{e S [LфiLФ(tз) cosaf +

Uc( 0 jLoPosat • U мэп( L ni + Lф) Lo6

(3)

+ S iL фiLФ (t з ) + U МЭП )x

X sino t] — UМэП — LфiLФ (tз)} ,

где S =

R,

2L

— коэффициент затухания

разрядного контура после пробойной ста- собственная цикличе-

дии; о=,

1

Т С

I Lo6CH

ская частота разрядного контура послепро-бойной стадии.

В результате некоторых допущений из (3) была получена расчетная формула приближенного значения амплитуды рабочего тока через МЭП при электроэрозионной обработке:

<JLo6CH Ln 2 + L

Uc( 0 L

— U

(4)

а

1

I

x

Длительность переднего фронта импульса рабочего тока через МЭП при-

ближенно определяется как

tпф —

ж

Установлено, что для нашего случая отклонение приближенного значения /а, вычисленного по формуле (4), не превышает 6% от точного значения, определенного трудоемким, но точным методом исследования функции (3) на экстремум. ф_тт Г

U мэп

L

об

(5)

(6)

Расчётные формулы (4), (5), (6) были подвергнуты экспериментальной проверке, результаты которой приведены в табл. 1.

Данные результаты убедительно подтвердили достоверность и достаточную

точность расчётных формул (4), (5) и (6). С другой стороны, расчёт и эксперимент показали, что исследуемый транзисторный генератор импульсов обеспечивает генерирование импульсов разрядного тока, параметры которых отвечают требованиям технологии электроэрозионной прошивки микроотверстий.

Аналитические и экспериментальные исследования влияния переходных процессов включения транзисторного ключа на формирование переднего фронта импульса тока разряда конденсатора позволили сделать важный вывод: для обеспечения разряда накопительного конденсатора в условиях насыщенного транзисторного ключа и, следовательно, получения высокой крутизны и малой длительности переднего фронта импульса разрядного тока необходимо, чтобы в начальный момент (¿=0) скорость роста коллекторного тока отпирающегося транзистора, определяемая переходными процессами (1) транзисторного ключа, была больше скорости роста тока схемы, определяемой параметрами пассивных элементов схемы при допущении мгновенного включения транзисторного ключа:

di,r

dt

(7)

Таблица 1

Расчётные и экспериментальные значения амплитуды, длительности и энергии импульсов разрядного тока через МЭП при электроэрозионной

прошивке микроотверстий

Показатели Сн, мкф

0,6810-3 10-3 2,210-3 3,310-3 4,710-3 0,01 0,018

WM , мкдж расчет 1,91 2,8 6,17 9,25 13,18 28,04 5,47

эксперимент 1,6-2,5 2,8-3,6 5,3-7,2 7,4-10,8 12,2-15 27,7-35 48-60

мкс расчет 0,07 0,085 0,127 0,155 0,185 0,27 0,362

эксперимент 0,06-0,08 0,08-0,11 0,12-0,14 0,15-0,17 0,2-0,23 0,28-0,32 0,37-0,4

Ia МЭП, А расчет 2,12 2,58 3,82 4,68 5,59 8,15 10,93

эксперимент 1,5-2,0 2,0-2,5 3,0-3,5 3,5-4,5 4,8-5,5 7,0-8,0 9,6-11

>

t=0

t=0

Для исследуемой схемы генератора импульсов решение дифференциального неравенства (7) имеет вид:

Д»

>-^\ис( о )-Um

j \ Ct МЭП j j

Lo6 V L<& + Ln 2

Отсюда следует, что выполнение условия разряда накопительного конденсатора через насыщенный транзистор не зависит от величины емкости конденсатора и требует применения транзисторов с малой величиной постоянной времени т, большим коэффициентом усиления по току В и большого управляющего тока базы /б.

С точки зрения быстродействия транзисторного ключа при его включении выражение (7) является критерием оптимальной скорости включения транзисторного ключа при формировании импульсов тока с крутым передним фронтом.

Для проверки адекватности критерия (7) реальному процессу была разработана методика и экспериментальная схема, состоящая из последовательно включенных источника питания Еи , индуктивности и, резистора и транзисторного ключа, управляемого прямоугольными импульсами тока. Для этой схемы условие (7) имеет вид:

Еж.

т L

(8)

Изменяя амплитудное значение тока базы, транзисторный ключ устанавливали в такое граничное состояние, при котором для исследуемой схемы становилось справедливо равенство Б/бгр. /т = БиИ, где /бгр. -граничное значение амплитуды тока базы, при превышении которого активная часть переднего фронта импульса тока схемы определялась в основном параметрами пассивных элементов схемы; при значениях амплитуды тока базы, меньших /бгр., передний фронт импульса тока схемы определялся в основном переходными процессами отпирания транзисторного ключа.

Методика предусматривала следующий порядок действий: при максимальном амплитудном значении тока базы по осциллографу измерялась крутизна переднего фронта импульса напряжения на резисторе, затем индуктивность отключалась,

при этом крутизна переднего фронта резко возрастала; далее амплитуда тока базы уменьшалась до значения, при котором крутизна переднего фронта импульса напряжения на резисторе становилась равной первоначальной; при этом измерялась амплитуда тока базы, которая и представляла собой /б.гр.. Экспериментальное значение /бгр. сравнивалось с расчетным, которое, в соответствии с (8), определялось по формуле /бгр. = тЕи/Би. Из-за разброса параметров транзисторов постоянная времени т процесса включения каждого транзистора определялась экспериментально, с использованием известной зависимости

т = Тн / ln

S

S — 1

, где Тн — время перехода

транзистора в насыщение, которое определялось по осциллографу; Б — коэффициент насыщения транзистора. Последний вычислялся по известной формуле Э = Б/б//кн.. Экспериментальные и расчетные значения /бгр. для десяти транзисторов типа КТ 805 АМ приведены в табл. 2.

Расхождение расчетных и экспериментальных значений /бгр., связанное с погрешностью визуального осциллографиро-вания, находится в пределах 15%. Однако в целом экспериментальные данные достаточно убедительно подтверждают правильность теоретически установленного критерия (7), а также разработанной методики исследования.

В ряде случаев полезной для практических целей является следующая рекомендация: для исключения влияния переходных процессов отпирания транзисторного ключа на формирование переднего фронта импульса тока схемы необходимо, чтобы амплитуда тока базы превышала его граничное значение:

/б > /бгр. = тЕи/Би Таким образом, полученные аналитические зависимости позволяют оптимизировать параметры тока для широкого диапазона режимов обработки.

В данном исследовании мы пришли к следующим выводам:

1. При разработке транзисторных генераторов коротких импульсов для пре-

Таблица 2

Зависимость граничного значения амплитуды тока базы транзистора _от параметров транзисторного ключа_

Показатели Транзисторы типа КТ 805 АМ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

В 32 30 27 22 28 28 24 30 19 26

S 1,83 1,71 1,54 1,26 1,60 1,60 10,33 12,91 8,18 11,19

т, мкс 1,89 2,28 0,96 0,94 1,53 2,34 2,95 2,48 1,92 2,67

с ЕЦ расчетное 4,72 6,08 2,84 3,42 4,37 6,69 9,83 6,61 8,08 8,22

ci ю экспериментальное 4,90 5,49 2,94 3,92 3,92 6,27 8,63 5,88 8,23 7,84

Расхождение, % 3,8 9,7 3,5 14,6 10,3 6,3 12,2 11,0 1,9 4,6

цизионной электроэрозионной обработки необходимо обязательно учитывать влияние переходных процессов, протекающих в транзисторном ключе, а также паразитных индуктивностей внутреннего и внешнего монтажа реальной схемы генератора импульсов.

2. Разработанная схема транзисторного генератора импульсов позволяет формировать на электродах МЭП короткие биполярные импульсы напряжения без постоянной составляющей, получать импульсы разрядного тока длительностью 0,05…0,5 мкс и амплитудой 2…25 А; дальнейшее улучшение показателей генератора существенно сдерживается инерционностью транзисторных ключей и их ограниченной возможностью импульсной токовой нагрузки.

3. Важным достоинством разработанной схемы генератора импульсов является независимость параметров заднего фронта импульса разрядного тока от инерционности транзисторного ключа.

4. Теоретические и экспериментальные исследования двух случаев формирования переднего фронта импульса тока разрядного контура позволили сделать важный вывод: для исключения влияния переходных процессов включения транзи-

сторного ключа на формирование переднего фронта импульса тока разрядного контура и, следовательно, получения высокой крутизны и малой длительности переднего фронта необходимо, чтобы в начальный момент отпирания транзисторного ключа @ = 0) скорость роста коллекторного тока, определяемая физическими свойствами транзисторного ключа, была выше скорости роста тока разрядного контура, определяемой физическими свойствами разрядного контура при допущении мгновенного включения транзисторного ключа (условие (7)).

5. Исследование переходных электрических процессов в разрядной цепи генератора импульсов и полученные математические модели зависимости его параметров показали, что предложенная схема транзисторного генератора коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона и методы расчёта основных элементов его схемы обеспечивают формирование импульсов тока и напряжения, параметры которых удовлетворяют требованиям процесса электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий, а также позволяют оптимизировать параметры схемы генератора в широком диапазоне режимов обработки.

Статья поступила 15.05.2015 г.

Библиографический список

1. Бойко А.Ф. Высокочастотная электроэрозионная Прецизионный станок 04ЭП-10М для высокочастот-прошивка отверстий малого диаметра // Электрон- ной электроэрозионной прошивки отверстий малого ная обработка материалов. 1980. № 1. С. 86-88. диаметра // Электронная обработка материалов.

2. Бойко А.Ф, Бративник Ю.М., Хукаленко Ю.А. 1983. № 3. С. 76-78.

3. А.с. 884923 СССР. Транзисторный генератор импульсов для электроэрозионной обработки / А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов // Бюллетень № 44 «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки». 1981. 17 с.

4. Исследование переходных процессов наносе-кундного транзисторного генератора импульсов для электроэрозионной прошивки микроотверстий в режиме холостого хода и короткого замыкания А.Ф. Бойко, А.А. Погонин, М.Н. Воронкова,

А.Г. Схиртладзе // Электрика. 2010. №1. С. 28-34.

5. Бойко А.Ф., Погонин А.А., Домашенко Б.В. Исследование переходных процессов при параллельном соединении транзисторных ключей в генераторах импульсов электроэрозионных станков // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2005. №11. С. 368-376.

6. Ицхоки Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства. М.: Советское радио, 1972. 592 с.

УДК 621.757

МЕТОДИКА ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА В СИСТЕМЕ ГеПАРД © Д.А. Журавлёв1, А.В. Шабалин2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Описывается общая методика пространственного размерного анализа сборок и изделий машиностроения в системе ГеПАРД. Для представления критических точностных характеристик используется понятие «функциональное требование» к сборке. Эти требования можно выразить через набор параметрических функций, зависящих от трех множеств: множества функций, описывающих геометрию деталей; множества допустимых отклонений; множества ограничений сборки. Также в статье приводится пример анализа тестовой сборки с использованием описываемой методики.

Ключевые слова: пространственные допустимые отклонения; допуски; пространственные размерные цепи; автоматизированная система пространственного размерного анализа.

METHODS OF SPATIAL DIMENSIONAL ANALYSIS IN GePARD SYSTEM D.A. Zhuravlev, A.V. Shabalin

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

General methods of spatial dimensional analysis of assemblies and products of mechanical engineering in the GePARD system are described. The concept of «functional requirement» to assembly is used to represent critical accuracy characteristics. These requirements can be expressed in terms of the set of parametric functions depending on three sets: a set of functions describing the geometry of parts; a set of permissible tolerances; and a set of assembly limitations. The article provides an example of the test assembly analysis using the described methods.

Keywords: spatial permissible tolerances; tolerances; three-dimension chain; automated system of spatial dimensional analysis.

Конструкция любого изделия должна обладать теми формами и размерами, а также выполнять ту функцию, которые были заложены инженером-проектировщиком. В идеальном случае правильно спроектированному и изготовленному изделию не требуются доработки на стадии сборки и функционирования. Для того чтобы заложить информацию о размерах, в электрон-

ном макете изделия необходимо, помимо данных о номинальной геометрии, указать также значения допустимых отклонений. Эти отклонения, таким образом, являются некоторой важнейшей макроинформацией, дополняющей электронную модель изделия.

Размерный анализ машиностроительных изделий позволяет определить

1

Журавлев Диомид Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология машиностроения», тел. : 89021719546, e-mail: [email protected]

Zhuravlev Diomid, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89021719546, e-mail: [email protected]

2Шабалин Антон Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения», тел.: 89148800312, e-mail: [email protected]

Shabalin Anton, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89148800312, e-mail: [email protected]

Вестник Иркутского государственного технического университета

2015 / Номер 8(103) 2015 [ МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ]

Изложены результаты анализа переходных процессов в транзисторном генераторе коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона, работающего на эрозионный промежуток и используемого для электроэрозионной прошивки микроотверстий диаметром 0,01…0,1 мм. Получены математические модели зависимости выходных параметров генератора импульсов от параметров активных и пассивных элементов схемы генератора, на базе которых разработаны расчётные формулы мгновенных и амплитудных значений тока, энергии и длительности импульсов. Установлено, что предложенная схема генератора импульсов и методы расчета основных его элементов обеспечивают формирование импульсов разрядного тока, параметры которых удовлетворяют требованиям процесса электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий, а также позволяют оптимизировать параметры схемы генератора в широком диапазоне режимов обработки.

Ключевые слова:

электроэрозионная прошивка,микроотверстие,транзисторный генератор импульсов,биполярные импульсы,транзисторный ключ,энергия импульса,electroerosive broaching,microhole,transistor pulse generator,bipolar pulses,transistor switch,pulse energy

Авторы:

  • Бойко Анатолий Федорович
  • Воронкова Марина Николаевна

Библиографический список:

  1. Бойко А. Ф. Высокочастотная электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра // Электронная обработка материалов. 1980. № 1. С. 86-88.
  2. Бойко А.Ф, Бративник Ю.М., Хукаленко Ю.А. Прецизионный станок 04ЭП-10М для высокочастотной электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра // Электронная обработка материалов. 1983. № 3. С. 76-78.
  3. А.с. 884923 СССР. Транзисторный генератор импульсов для электроэрозионной обработки / А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов // Бюллетень № 44 «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки». 1981. 17 с.
  4. Исследование переходных процессов наносекундного транзисторного генератора импульсов для электроэрозионной прошивки микроотверстий в режиме холостого хода и короткого замыкания А.Ф. Бойко, А.А. Погонин, М.Н. Воронкова, А.Г. Схиртладзе // Электрика. 2010. №1. С. 28-34.
  5. Бойко А.Ф., Погонин А.А., Домашенко Б.В. Исследование переходных процессов при параллельном соединении транзисторных ключей в генераторах импульсов электроэрозионных станков // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2005. №11. С. 368-376.
  6. Ицхоки Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства. М.: Советское радио, 1972. 592 с.

Файлы:

Электроэрозионная обработка: состояние и перспективы развития, часть 1

Сложноконтурная электроэрозионная обработка

Технологии электроэрозионной обработки материалов обладают всеми признаками ключевых технологий. За относительно короткий срок (около 60 лет) производство электроэрозионных станков по объему продаж заняло четвертое место на рынке металлообрабатывающего оборудования. Развиваясь синхронно с производством оборудования других типов, оно в то же время стало площадкой для внедрения ряда нововведений — обработки нанообъектов, применения линейных приводов и специальных конструкционных керамик.

Наибольшее распространение на предприятиях машинои приборостроения получили следующие технологии электроэрозионной обработки:

  • Обработка сложноконтурных поверхностей и отверстий (операция электроэрозионная копировально-прошивочная)
  • О обработка сложноконтурных линейчатых поверхностей (операция электроэрозионная профильно-вырезная)
  • О прошивка глубоких отверстий малого диаметра (операция электроэрозионная прошивочная)

Электроэрозионная обработка сложноконтурных полостей и отверстий осуществляется на копировально-прошивочных станках.

Станки японских компаний Makino и Mitsubishi обладают широкими технологическими возможностями. Они снабжены целым рядом проектно-технологических функций. Так, на станках S-серии компании Makino используется система HQSF для ЭЭО с параметром шероховатости поверхности Ra = 0,2 мкм (зеркальная обработка). Имеется функция Super Edge для получения радиусов 0,01 мм при обработке точных углов. Станки фирмы Mitsubishi компонуются по схеме «неподвижный стол — подвижная головка», использованы линейные направляющие качения. Станки оснащены системой адаптивного управления процессом, системой быстрой прошивки узких глубоких полостей.

Копировально-прошивочные станки фирмы Sodick оснащены КЧПУ генераторами серии LN/LQ с максимальным током 40, 80, 160, 240 А. Базовый генератор обеспечивает максимальную производительность до 600 мм3/мин при обработке стали графитовым ЭИ. Имеется функция чистовой обработки (зеркальное выхаживание, Ra = 0,06 мкм) без замены диэлектрика или в специальном диэлектрике. Функция Pikagen pulse обеспечивает пониженный износ электродовинструментов (ЭИ), функция MAP11 — оптимизацию параметров режима по мере изменения геометрии межэлектродного промежутка. Используется объектно-ориентированная 3D CAD-CAM система сквозного проектирования. Линейные двигатели привода осей и высокоточные датчики линейного положения обеспечивают по данным компании точность позиционирования ± 0,01 мкм. Достижимая точность обработки по стандартной технологии фирмы составляет от ± 1,5 до ± 5 мкм на 300 мм длины в зависимости от модели станка. В качестве опции поставляется ось С углового позиционирования со шпинделем вращения. Предусмотрена обработка с орбитальными осцилляциями ЭИ (5 базовых траекторий и 72 производных). В зависимости от модели станка линейные перемещения по осям осуществляются за счет перемещения стола или головки.

Европейские производители электроэрозионных копировально-прошивочных станков представлены фирмами AGIE, Charmille (Швейцария), ONA (Испания), Winbro Group (Великобритания), Zimmer + Krein GmbH & Co (Германия).

Фирма ONA предлагает широкую гамму станков, которые отличаются современным дизайном и высокими технологическими характеристиками. Станки оснащены системой КЧПУ ONA, осью С с углом поворота 360о. Максимальный ток генератора импульсов 60 А (опция 120 А). Используются современные системы очистки рабочей жидкости без применения сменных картриджей, обеспечивающие отделение твердых частиц размерами до 3 мкм.

Гамма станков серии Genius фирмы Zimmer + Krein GmbH & Co. KG выгодно отличается компактностью конструкции и относительно малой потребной производственной площадью при достаточно высокой производительности и точности обработки. Разрешение по линейным осям ± 1 мкм, по оси С ± 0,001о. Все станки этой серии конструктивно выполнены с неподвижным столом, регулируемой по высоте ванной и встроенной осью С. Модульный принцип, заложенный в конструкцию станков, позволяет выбрать оптимальную конфигурацию. Жесткая литая конструкция станины в комбинации с направляющими качения с предварительным натягом обеспечивают высокие точностные параметры обработки.

Станки комплектуются устройством смены инструментов роторного типа на 16 или 24 позиции или линейным устройством Eagle магазинного типа на 50 позиций. Станки могут комплектоваться загрузочно-разгрузочным устройством «Chameleon», обеспечивающим любую комбинацию паллет с заготовками и электродами, поворотным устройством (пятая ось).

Станки серии Genius могут комплектоваться встраиваемым модулем, обеспечивающим финишную обработку с параметром Ra менее 0,8 мм, специальным модулем для повышения производительности при обработке твердых сплавов. Предусмотрена опция в виде вращающейся головки и насосной установки высокого давления для прошивки глубоких отверстий диаметром 0,1…6 мм и полостей с помощью полых электродов (функция Superdrill).

Станки швейцарских компаний Agie и Charmille получили широкое распространение на российских предприятиях. Многие новые идеи и технические решения получили материальное воплощение в этих компаниях. Так, модель 2400QCR интегрирована с роботом, управляемым от ЧПУ и способным заменять 8 паллет и 76 инструментов. В большинстве станков используются генераторы импульсов типа ISOPULS, вырабатывающих «изоэнергетические» импульсы с блоком защиты от КЗ типа SPAC.

Разнообразное по назначению и технологическим возможностям электроэрозионное оборудование поставляют производители Тайваня. Так, станок ЕВ600L (фирмы JSEDM) имеет С— ось, смонтированную внутри головки станка. Используя эту ось, можно изготовлять поверхности вращения, поверхности сложного профиля, выполнять различные операции с использованием вращающегося дискового или цилиндрического электродов. Генератор импульсов станков данного типа обеспечивает максимальный ток 60 или 90 А. Максимальная производительность 400/600 мм3/мин, наименьшая шероховатость Ra = 0,3 мкм.

В последние годы на рынке электроэрозионного оборудования появились китайские производители, станки которых, как правило, дешевле функциональных аналогов других компаний.

Конкурентоспособность современного станочного оборудования обеспечивается высоким уровнем автоматизации. Поэтому ведущие фирмы-производители оснащают станки автоматическими устройствами для смены заготовок и инструмента. Так, например, компактный агрегат, созданный компанией Sodick, обеспечивает смену 40 электродов и 8 паллет с заготовками и позволяет решить проблему непрерывной и долговременной работы станка в автоматическом режиме. Агрегат представляет собой автономную, компактную и интегрируемую конструкцию. Для расширения технологических возможностей оборудования многие компании—производители предлагают в качестве опций дополнительные оси А и С. Ось А реализуется за счет применения поворотного устройства, устанавливаемого на штатном столе станка. Это позволяет решать технологические задачи, связанные с непрерывным или дискретным поворотом заготовки вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя. Ось С обеспечивает поворот инструмента относительно оси Z и реализуется с помощью специальной головки, закрепляемой на шпинделе станка.

Обработка сложноконтурных линейчатых поверхностей осуществляется на проволочно-вырезных электроэрозионных станках. К настоящему времени технологии и оборудование для электроэрозионной вырезки электродомпроволокой (ЭП) получили широкое распространение, создан обширный рынок соответствующих станков. Для точного относительного перемещения стола и рабочего участка проволоки по заданному контуру используются современные приводы с ЧПУ или КЧПУ.

На этой операции удается получать поверхности, образованные не только поступательным перемещением рабочего участка проволоки, но и более сложные поверхности с использованием дополнительного пространственного вращения рабочего участка. Это достигается применением таких схем обработки, в которых верхняя и нижняя направляющие проволоки перемещаются независимо друг от друга по заданной программе. Отметим, что использование многокоординатных проволочно-вырезных станков позволяет существенно расширить возможности конструктора при проектировании новых технических объектов.

Разработаны различные технические решения, направленные на повышение жесткости рабочего участка проволоки. Так, предложен способ обработки, по которому одна из находящихся в плотном контакте проволока является рабочей, а вторая — поддерживающей, препятствующей изгибу рабочего участка ЭИ и его вибрации. Такая система позволила вдвое снизить прогиб рабочей проволоки.

Рабочими средами в технологиях электроэрозионной проволочной вырезки являются маловязкие диэлектрические жидкости: масло, керосин или вода (промышленная, дистиллированная или деионизированная). Заметим, что как водные, так и углеводородные среды в качестве рабочих жидкостей для ЭЭО имеют свои преимущества и недостатки, что необходимо учитывать при выборе рабочей жидкости.

Практически все ведущие производители оборудования оснащают станки антиэлектролизными генераторами импульсов или соответствующими приставками. Это позволяет исключить окисление поверхности при обработке в воде за счет применения биполярных импульсов тока.

В качестве электрода-инструмента используется проволока, изготовленная по первому и второму классам точности, с максимальным отклонением диаметра от номинального не более 0,005 мм. Латунная проволока — наиболее подходящий инструмент для проволочной вырезки, так как ее прочность в зависимости от состава лежит в пределах 400…900 МПа, а относительное удлинение составляет от 3 до 30%. Ряд фирм специализируется на выпуске высококачественной проволоки для проволочно-вырезных станков (SEI, Primatec GmbH). Установлено, что применение покрытия с высоким содержанием цинка обеспечивает повышение производительности на 40…50% для заданной толщины реза или существенно повышает толщину реза при заданной производительности. Легирование латуни специальными компонентами приводит к заметному увеличению максимальных растягивающих напряжений.

Выбор параметров режима работы генератора импульсов зависит от требований к качеству поверхности детали, ее материала и толщины (высоты реза). На выбранном режиме не должно быть разрывов электрода-проволоки. Современные генераторы импульсов обеспечивают создание униполярных и биполярных импульсов различной энергии с частотой до сотен кГц. Созданы генераторы или приставки к ним для «зеркальной» обработки, обеспечивающие шероховатость поверхности до Ra = 0,04 мкм и генераторы для высокопроизводительной резки (до 600 мм2/мин). Последние модели станков оснащаются КЧПУ-генераторами и обеспечивают работу в режиме «интеллектуального» управления процессом резания.

Современные проволочно-вырезные станки отличаются высоким уровнем автоматизации, надежностью, гибкостью и позволяют эффективно решать многие технологические задачи основного и инструментального производства. Выпускаются двух-, четырехи пятикоординатные проволочно-вырезные станки. Их программное обеспечение содержит базу технологических данных и предполагает использование ряда специальных функций, созданных для достижения высокой точности обработки отдельных геометрических элементов детали (прямолинейность пазов, точность углов).

Проволочно-вырезные станки фирмы Sodick поставляются со встроенной объектно-ориентированной трехмерной системой CALS (3D CAD-CAM) и системой автоматизированного програм-мирования с рядом функциональных полусистем. Процессорные системы обеспечивают управление по 4-5 координатам (X, Y, U, V, +Z) c максимальной скоростью сервоподач до 5 м/мин.

Станок EXL100L и его модификации названы компанией ультрапрецизионными и рекламируются как самые точные электроэрозионные проволочно-вырезные станки. В его конструкции использованы сдвоенные линейные двигатели без сердечников, закрытые керамические направляющие аэростатического типа, керамическая станочная конструкция на гранитной станине, высокоточный холодильник-термостат диэлектрика, нанометровые линейные датчики положения Heidenhein и специально разработанная система управления Sodick Motion Controller (SMC). Конструкция привода обеспечивает дискретность подач 10 нм по осям X, Y, U, V. Станок укомплектован системой автоматической заправки проволоки диаметром от 0,03 мм. Диэлектрическая среда — масло.

Станки AP200L и AP450L являются станками повышенной точности (прецизионными). Первый из них предназначен для обработки в масле или воде и оснащен одним баком (объем 420 л), а второй оснащен двумя баками — для масла и деионизированной воды объемом 550 л каждый. Дискретность подач приводов осей составляет 100 нм. Плита стола, опоры заготовки, кронштейны и детали механизма протяжки проволоки выполнены из новых видов керамики.

Станки серии AQ предназначены для резания в воде. Модели AQ325L, AQ535L, AQ550L обеспечивают как обработку в ванне, так и струйную обработку, станок модели AQ750L — погружного типа, AQ800LF — струйного типа. Последняя модель создана для обработки габаритных заготовок.

Станки, работающие на воде, имеют в своем составе антиэлектролизный генератор биполярных импульсов. Такой источник питания компании Sodick генерирует импульсы малой длительности на первых двух проходах и биполярные импульсы на 3 проходе.

Для расширения технологических возможностей оборудования в некоторых моделях станков предусмотрены добавочные координаты. Так, наряду с 5 координатами, рассмотренными выше, предусмотрен поворот стола (ось W). Кроме углового позиционирования ось W используется для вращения детали, что расширяет технологические возможности станка.

Станок RA-90AT компании Mitsubishi с габаритными размерами 1440×2075×2030 мм обеспечивает производительность до 330 мм2/мин и достижимую шероховатость Ra = 0,6 мкм. Станок оснащен антиэлектролизным генератором, устройством высокоскоростной автозаправки проволоки, системой адаптивного управления (функция Rower Master-3) c функцией экономичного расхода проволоки. Используется функция адаптивного управления Rower Master-4. Проектирование технологий обработки на данных станках осуществляется на основе развитого программного обеспечения.

Высококачественные станки для проволочной вырезки выпускают японские компании Makino, Fanuc Ltd и Seibu Electric and Machinery Co., Ltd.

Станки серии «Robocut a-ic» отличаются качественной системой слежения за состоянием межэлектродного промежутка. Эта система определяет принцип оптимального управления процессом резания, который разработчики называют импульсным управлением на базе искусственного интеллекта. В результате использования высококачественной системы ЧПУ Fanuc и системы обратной связи по состоянию межэлектродного промежутка обеспечивается устойчивый высокоскоростной режим резания с поддержкой постоянной мощности резания и предотвращением разрыва проволоки.

В результате при резке латунной проволокой диаметром 0,25 мм достигается производительность около 250 мм2/мин, а проволокой диаметром 0,3 мм — 330 мм2/мин. Применение проволоки с покрытием позволяет повысить производительность до 360 мм2/мин. Высокопроизводительная резка на данных станках осуществляется переменным током высокой частоты, что позволяет практически предотвратить анодное окисление (антиэлектролизный эффект). В качестве опции поставляется специальный источник питания для «зеркальной» отделки, обеспечивающий достижение шероховатости поверхности Ra = 0,04…0,08 мкм.

Компания Fanuc Ltd рекламирует самую быстродействующую систему автоматической заправки проволоки с величиной рабочего цикла 12 с. В станках серии М компании Seibu (ELO Erosion GmbH) также используются современные средства автоматизации процесса резания, в частности система автоматической заправки проволоки и эффективная система управления процессом резания.

В последние десять пятнадцать лет значительную активность на рынке электроэрозионного оборудования проявляют предприятия Тайваня (MAX SEE, ECOWIN, Fair Friend Group, CHMER и др.).

Так, компания MAX SEE производит и поставляет следующие станки:

  • Электроэрозионные копировально-прошивные с подвижным столом (модели Р 26, 36, 46, 56), с подвижным хоботом (модели Р40, 50, 58, 66, 207, 307), ZNC (одна ось Z управляемая от ЧПУ) и CNC (4 оси управляемые от ЧПУ)

  • Электроэрозионные проволочно-вырезные струйного (модели FW 325, 530, 540, 645, 840, 1270) и погружного (модели SW 325, 530, 540, 645, 840, 1270) типа, с автоматической заправкой проволоки (серии BFW и BSW)

  • Показательным является опыт эксплуатации 30 единиц станков фирмы MAX SEE на крупнейшем авиадвигателестроительном предприятии ФГУП «НТП ГТС «Салют», использующем в основном производстве

Среди европейских производителей оборудования наиболее известны компании CHARMILLES, AGIE (Швейцария), ONA (Испания). Станок «Robofil 690» компании Charmilles обеспечивает максимальную производительность 300 мм2/мин при достижимой шероховатости Ra = 0,28 мкм. Рекомендуемый диаметр проволоки 0,25 мм, дополнительные диаметры 0,1, 0,2 и 0,3 мм. В конструкции станка использована станина из полимербетона и система термостабилизации диэлектрика, что существенно сказывается на точности обработки. Использованы беззазорные алмазные направляющие проволоки и надежная система ее заправки. Предусмотрена возможность обработки как при погружении в ванну, так и при прокачке диэлектрика вдоль ЭП. Благодаря оптическим линейкам обеспечивается точность позиционирования ± 0,5 мкм.

Модификации станков 2030SI-TW, 4030SI-TW, 6030SI-TW обеспечивают последовательный обход контура в два перехода с использованием проволоки диаметром 0,25 мм (черновой проход) и 0,1 мм (чистовой проход). На автоматическую замену проволоки затрачивается около 45 с. По данным фирмы-изготовителя, двухпроволочная вырезка (twin-wire cutting) позволяет повысить производительность обработки на 30…60%.

Отечественные производители представлены на рынке проволочно-вырезным оборудованием среднего технического уровня. Станок модели СК96Ф3/Ф5 позволяет осуществлять пятикоординатную обработку заготовок с максимальными размерами 460×410×150 мм и массой до 150 кг. Ход по координатам X и Y — 250 мм, по координатам U и V — 20 мм, по координате Z (пиноль головки) — 150 мм. Угол наклона проволоки зависит от высоты заготовки и для заготовок высотой 20, 70 и 150 мм составляет соответственно ±30о, ±15о, ±7о. Станок оснащен системой КЧПУ «Арта-тест», обеспечивающей графический контроль контуров детали с визуализацией процесса обработки, просмотр и редактирование УП в процессе обработки.

Станок ЭИ250Ф4 производится ОАО «Санкт-Петербургский завод прецизионного станкостроения». Станок предназначен для изготовления деталей сложной конфигурации в том числе профилей с переменным углом наклона и линейчатых поверхностей с различными контурами в верхней и нижней плоскостях обрабатываемого изделия. Предусмотрено выполнение операций копирования формы электрода-инструмента небольшой площади (клейма различной сложности) и гравировки с нанесением знаковой информации.

Станок имеет 5 управляемых координат с величинами перемещений в миллиметрах по осям X, Y, Z, U, V соответственно 300/250/150/±30/±30 мм. Наибольшая скорость перемещений по осям X и Y составляет 100 мм/мин.

В конструкции использованы круглые алмазные направляющие для проволоки диаметром 0,1/0,2/0,25 мм и керамические направляющие для проволоки диаметром 0,05…0,07 мм. Скорость протяжки проволоки регулируется в пределах 0…6 м/мин. Наибольший угол наклона проволоки при соответствующей толщине реза, град/мм: ± 44/30, ± 23/70 и ±12/150. Генератор импульсов, собранный на базе современных MOSтранзисторов, обеспечивает регулировку частоты в пределах 10…200 кГц с шагом 1 кГц и длительности импульсов в пределах 0,2…3,2 мкс с шагом 0,1 мкс. Амплитуда напряжения рабочих импульсов 150 В, максимально потребляемый средний ток 20 А. Станок оснащен эффективной системой КЧПУ и адаптирован к САПР UNICAM. Габаритные размеры станка 3×2,76×1,7 м, масса 1410 кг.

НПК «Дельта-Тест» выпускает и модернизирует электроэрозионные проволочно-вырезные станки нескольких моделей. Технические характеристики выпускаемых станков приведены в таблице ниже.

Используется погружная схема обработки с подъемом ванны. Габариты системы ЧПУ/генератор импульсов 470×550×1600 мм. Рабочие среды: водопроводная и деионизированная вода. Применяется латунная, медная, молибденовая проволоки диаметром 0,05…0,3 мм (опция — 0,012 мм). Максимальная скорость резания по стали, мм2/мин — 110. Точность координатных перемещений — ± 5 мкм.

В станках применяется система ЧПУ АРТА-Х7 на основе промышленных компьютеров фирмы Advantech. Генератор импульсов АРТА-3М-5 на базе мощных MOS-транзисторов с микропроцессорным управлением гарантирует высокую производительность при использовании в качестве рабочей среды даже технической воды. СЧПУ обеспечивает широкий диапазон регулировки параметров тока, защиту от обрыва проволоки, выбор оптимальных параметров режима обработки, работу с проволокой малого диаметра (0,012…0,05 мм). Достигаемая шероховатость поверхности Ra = 0,5 мкм. СЧПУ обеспечивает набор автоматических циклов и дополнительных функций, автоматическое сохранение параметров, включает в себя встроенную подсистему справочной информации и диагностики.

Одна из последних разработок компании — станок Арта-450 — представлена на рисунке.

Б. П. Саушкин

Устройство для электропорации

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к хирургии для нетепловой абляции биологических тканей при лечении преимущественно онкологических заболеваний людей и животных.

Абляция — направленное разрушение ткани (опухоли, эктопического водителя ритма сердца) без физического удаления. На сегодняшний день используется тепловая абляция (например, лазерная), при которой нагревается выбранная область; клетки этой области гибнут с образованием некротической ткани. Некротическая ткань является чужеродной для организма, при этом наблюдаются, в частности, воспалительные процессы.

Электропорация, пожалуй, является единственным способом, позволяющим производить нетепловую абляцию — клетки гибнут при наложении электрического поля определенной напряженности из-за проникновения в них через внешнюю мембрану ионов, нарушающих обменные процессы между клеткой и окружающей средой. При этом клетки разрушаются, распадаются на отдельные фрагменты, которые обычно быстро (в среднем за 90 минут) поглощаются другими клетками, без воспалительной реакции.

Способ электропорации известен с 80-х годов прошлого столетия. Анализ способа показал, что в медицинской практике используются два направления — электрохимиотерапия и абляция. При наложении на биологическую ткань электрического поля напряженностью до 400 В/см / Workbook of the electroporation-based Technologies and Treatments. Edited by Peter Kramar and Damijan Miklavcic. P.57. Nov.2018, Ljubljana, Slovenia / в виде кратковременных импульсов во внешней мембране возникают поры, через которые могут проходить различные вещества, которые в обычных условиях клетками ткани практически не поглощаются. Это явление используется в электрохимиотерапии.

При увеличении напряженности электрического поля клетки разрушаются, распадаясь на отдельные фрагменты, поглощаемые другими клетками без воспалительных реакций. Это явление известно в медицинской практике как нетепловая абляция.

При дальнейшем повышении напряженности электрического поля, более 900 В/см, ткань нагревается, возникает некроз ткани с сопутствующими последствиями, например, воспалительными реакциями.

При этом в электрохимиотерапии используются, в основном, однополярные импульсы электрического тока, а при абляции как одно-, так и биполярные.

Так как способ сопровождается воздействием на биологическую ткань электрического поля, при использовании этого способа на практике возникают сопутствующие нежелательные эффекты. Наиболее значимым является эффект сокращения мышц. Мышцы млекопитающих начинают сокращаться при напряженности электрического поля 5 В/см, что намного меньше значения напряженности электрического поля от 400 до 900 В/см в операционном поле, необходимого для абляции. Определение влияния на конкретные мышцы весьма затруднительно по причине неоднородности проводимости ткани, большому количеству мышц, различным образом ориентированных, индивидуальным различиям ткани, поэтому оценка сокращения мышц производится экспериментальным путем.

Известно устройство для электропорации (SYSTEMS FORTREATING TISSUESITES USING ELECTROPORATION Pub. No.: US 20080132884 A1), в котором импульсы электрического тока используются для воздействия на биологическую ткань с целью ее разрушения.

Устройство включает в себя 6 электродов в виде игл, генератор импульсов электрического тока и блок управления. Генератор выдает однополярные импульсы электрического тока, напряженность электрического поля при этом может достигать 900 В/см и более в зависимости от выбранного органа) при длительности импульса 70-100 мкс и периоде повторения импульсов, равном 1 секунде.

Недостатком данного устройства является значительное сокращение мышц, приводящее к боли, смещению электродов относительно первоначального положения, риску нарушения работы сердечной мышцы и диафрагмы. Сокращение мышц начинает проявляться при напряженности электрического поля порядка 5 В/см.

Известен также электропоратор (Bipolar Microsecond Pulses and InsulatedNeedle Electrodes for Reducing Muscle Contractions during Irreversible ElectroporationChenguo Yao*, Member, IEEE, Shoulong Dong, Student Member, IEEE, Yajun Zhao, YanpengLv, Hongmei Liu, Lingyu Gong, Jianhao Ma, Haifeng Wang, Yinghao Sun), в котором используются биполярные импульсы электрического тока. Показано, что при прочих равных условиях замена однополярного импульса на несколько биполярных с сохранением общей длительности позволяет снизить сокращение мышц в 11,4 раза, что недостаточно для хирургической практики, так как при электрической напряженности около 400 В/см-900 В/см напряженность поля вблизи операционного поля будет равна примерно 35-80 В/см, а мышцы начинают сокращаться при 5 В/см. Уменьшение сокращения мышц вызвано при этом именно формой импульсов.

Наиболее близкой к заявленному устройству для электропорации и принятой за прототип является система электропорации (Current cage for reduction of a non-target tissue exposure to electric fields in electroporation based treatment US 20130197425 A1), включающая в себя блок управления, генератор однополярных электрических импульсов, рабочий игольчатый электрод, соединенный с выходом генератора и расположенный в операционном поле, и нескольких экранирующих игольчатых электродов, соединенных между собой и с нейтральным выходом генератора, и расположенных вокруг рабочего игольчатого электрода.

Указанная система имеет следующие недостатки.

Как отмечается в работе (Current cage for reduction of a non-target tissue exposure to electric fields in electroporation based treatment US 20130197425 A1), мышечные сокращения уменьшаются на порядок, т.е. в 10 раз по сравнению с электродом без экранных игл, что недостаточно для клинической практики, так как при электрической напряженности 400 В/см-900 В/см напряженность поля вокруг экранирующих электродов будет равна 40-90 В/см, а мышцы начинают сокращаться при 5 В/см. Значительного уменьшения сокращения мышц можно достичь только при большом количестве экранирующих электродов, что нереально в клинической практике. Например, указанное количество экранных игл -25, может быть использовано ограниченно, возможно, для накожных процедур. Рабочий электрод находится в операционном поле. При его удалении после окончания процедуры электропорации возможен вынос злокачественных клеток за пределы операционного поля. Использование одного рабочего игольчатого электрода позволяет получать электрическое поле только одной конфигурации, что не всегда достаточно для клинической практики.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, уменьшение мышечного сокращения при процедуре электропорации, исключение возможности выноса злокачественных клеток за пределы операционного поля при удалении рабочего игольчатого электрода, и обеспечение возможности создания эффективных электрических полей, использующихся в клинической практике.

Поставленная задача достигается тем, что устройство, содержащее генератор электрических импульсов, соединенный с блоком управления, рабочий игольчатый электрод и экранирующие игольчатые электроды, расположенные вокруг рабочего электрода и соединенные между собой общей шиной и с нейтральным выходом генератора электрических импульсов, дополнительно снабжено генератором биполярных электрических импульсов противоположной полярности, синхронизируемых блоком управления, и, по меньшей мере, еще одним рабочим электродом, образующим, по меньшей мере, пару рабочих электродов с возможностью поочередного подключения каждой пары рабочих электродов к выходам генератора противоположной полярности.

Такая схема устройства позволяет существенно расширить функциональные возможности электропоратора: практически полностью исключить сокращение мышц при процедуре электропорации, избежать возможности разноса злокачественных клеток за пределы операционного поля благодаря расположению рабочих электродов вне операционного поля и оптимизации построения рабочими электродами электрических полей, использующихся в клинической практике.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется фиг. 1-3.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства. Электропоратор содержит блок 1 управления, блоки 2 и 3 генератора биполярных электрических импульсов противоположной полярности с общей нейтральной точкой, соединенных с блоком 1 управления для синхронной работы, пару или более рабочих 4 игольчатых и экранирующих 5 игольчатых электродов, при этом один из рабочих электродов 4 пары соединен с выходом одного блока генератора, а другой с выходом второго блока генератора, а экранирующие электроды 5 соединены между собой и с общей нейтральной точкой блоков генераторов.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С блоков 2 и 3 генератора электрических импульсов после команд с блока 1 управления на рабочие электроды 4 подаются электрические импульсы, вид и параметры которых приведены на фиг.2. Использование генератора биполярных электрических импульсов противоположной полярности позволяет применять две или более пар рабочих электродов, располагаемых вокруг операционного поля 6, как показано на фиг. 3, например а-б, в-е и т.д.

Все манипуляции с животными проводили в соответствии с санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) №1045-73 от 06.04.1973, Конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях (г. Страсбург, Франция, 1986), и Директивой Совета 86/609/ЕЕС от 24.11.86 по согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и других научных целях.

Всего проведено 13 экспериментов. Исследования выполняли на 26 белых беспородных крысах, приблизительно одного возраста (2-3 месяца), массой 240-330 грамм, мужского пола. Все животные находились в одинаковых условиях стандартного вивария при постоянной температуре окружающей среды 23-26°С, получали одинаковое питание, были прооперированы в одинаковых временных рамках. За 20 минут до процедуры электропорации производилась анестезия по стандартной методике с использованием ксилазина 2% и золетила (тилетомин). Мониторинг за вхождением животного в наркоз осуществлялся путем наблюдения за исчезновением ряда рефлексов.

Во время наркоза следили за рисунком дыхания (ритм, частота, глубина), тонусом животного. В состоянии наркоза животное фиксировали к операционному столу и помещали в положение на спине на стерильной хирургической подложке. Передняя брюшная стенка рассекалась линейным разрезом по средней линии. Печень мобилизовывалась в рану стерильной салфеткой подведенной между задней диафрагмальной поверхностью печени и брюшной стенкой.

В открытый сегмент печени вводились 2 рабочих игольчатых электрода на расстоянии 1 см и 8 экранирующих игольчатых электродов, расположенных по окружности диаметром 2 см вокруг рабочих игольчатых электродов, все на глубину 5 мм. Диаметр всех игл составлял 0,7 мм.

Параметры сигнала контролировались постоянно в течение эксперимента стандартным осциллографом PSCU1000. Для понижения напряжения использовался резистивный делитель 100:1.

При испытаниях, проведенных в виварии Московского государственного медико-стоматологического университета в период с 20.02. 2018 г. по 30.05.2018 на лабораторных животных — крысах установлено, что заявленный электропоратор (номер регистрации протокола исследования №15112610026 Московского государственного медико-стоматологического университета) позволил практически полностью исключить сокращение мышц при подаче импульсов. Визуально наблюдались незначительные движения крысы одновременно с поступающими пачками импульсов электрического тока с интервалом в 1 секунду, при этом в эксперименте устанавливалась напряженность электрического поля 1000 В/см, превышающая допустимую 900 В/см. Использовалось 8 экранирующих электродов. Исходя из общих физических закономерностей, при увеличении количества электродов экранирующая способность будет возрастать. В рассматриваемом случае количество использованных экранирующих электродов было определено, исходя из реальных размеров сегмента печени крысы.

Внешний вид электропоратора, используемого в эксперименте, представлен на фиг.4.

Результаты расчетов практически полностью совпали с полученными экспериментальными результатами. При использовании генераторов, синхронно выдающих биполярные электрические импульсы противоположной полярности, пары рабочих электродов и экранирующих электродов по предлагаемой нами схеме, сокращения мышц уменьшаются в 10×11,4=114 раз. При напряженности операционного поля от 400 В/см до 900 В/см напряженность поля в непосредственной близости за пределами экранирующих электродов составляет от 3,5 В/см до 7,9 В/см.

Особенно следует отметить значимость применения предложенного электропоратора в онкологической практике — при процедурах практически исключается возможность разноса злокачественных клеток за пределы операционного поля из-за расположения рабочих электродов вне операционного поля.

Устройство для электропорации, содержащее генератор электрических импульсов, блок управления, рабочий и экранирующие игольчатые электроды, отличающееся тем, что генератор электрических импульсов включает в себя два блока электрических импульсов противоположной полярности, синхронизируемых блоком управления, при этом устройство дополнительно снабжено по меньшей мере еще одним рабочим электродом, образующим по меньшей мере пару рабочих электродов с возможностью поочередного подключения пары рабочих электродов к выходам блоков противоположной полярности, а экранирующие электроды связаны общей шиной и подключены к нейтральным выводам соединенных между собой блоков противоположной полярности.

Добро пожаловать в Analoge und Digitale Leistungselektronik GmbH

Генератор можно использовать в качестве генератора средней частоты для генерации симметричного переменного тока, а также в качестве генератора биполярных импульсов для генерации асимметричных прямоугольных импульсов. С помощью специального регулятора мощности можно точно симметризовать целевой срок службы двойных магнетронов. Кроме того, также можно управлять двумя разными материалами мишени с помощью асимметричной импульсной мощности. Регулятор мощности автоматически устанавливает время импульса с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Генератор работает с фиксированной частотой 20 кГц. Генератор имеет автоматическое гашение дуги. Параметр для Triplevel и Pulse off time автоматически настраивается в соответствии с выбранным процессом. Программирование пользователем не требуется. Для автоматической синхронизации несколько генераторов могут быть подключены через кабели управления. В этом случае генераторы импульсов автоматически переключаются на внешнюю синхронизацию.

  • Выходная мощность 30кВт, переменный ток
  • Комбинация блоков Master / Slave или параллельно до 240 кВт
  • Регулятор мощности соотношения
  • Автоматическая синхронизация
  • Водяное охлаждение
  • Очень компактный дизайн
  • Выход плавающий
  • Модульная система позволяет комбинировать HX (DC) с генератором униполярных импульсов (SD) или генератором биполярных импульсов (SB).
  • Компактный дизайн ½ 19 “
  • Генератор биполярных импульсов с ШИМ-управлением гарантирует абсолютно симметричное распыление!
  • Превосходное сверхбыстрое и полностью автоматическое управление дугой
  • Воспроизводимость процесса: лучше 1-2%
PDF-Скачать технические данные

Разработка генератора биполярных импульсов для системы высокочастотной ультразвуковой визуализации

[1] А.Браун и Г. Р. Локвуд, Недорогой высокопроизводительный генератор импульсов для ультразвуковой визуализации, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 49 (6), с.848–851. (2002).

DOI: 10.1109 / tuffc.2002.1009345

[2] Сяочэнь Сюй, Джесси Т.Йен и К. Кирк Шунг, Недорогой генератор биполярных импульсов для высокочастотных ультразвуковых приложений, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 54 (2), с.443–447. (2007).

DOI: 10.1109 / tuffc.2007.259

[3] Weibao Qiu, Yanyan Yu, Fu Keung Tsang и Lei Sun, Многофункциональный реконфигурируемый генератор импульсов для высокочастотной ультразвуковой визуализации, IEEE Trans.Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 59 (7), с.1558–1567. (2012).

DOI: 10.1109 / tuffc.2012.2355

[4] К.К. Шунг, Высокочастотная ультразвуковая визуализация, Ультразвук в медицине, вып. 17 (1), стр. 25-30. (2009).

[5] Д.А. Кнспик, Б. Старкоски, К. Дж. Паблин и Ф. С. Фостер, Ультразвуковой биомикроскоп 100-200 МГц, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 47, стр. 1540-1549. (2000).

DOI: 10.1109 / 58.883543

[6] Ф.С. Фостер, К. Дж. Павлин, К. А. Харасевич, Д. А. Кристофер и Д. Х. Тернбулл, Достижения в ультразвуковой биомикроскопии, Ultrasound Med. Биол., Т. 26, стр 1-27. (2000).

DOI: 10.1016 / s0301-5629 (99) 00096-4

[7] Д.Х. Тернбулл, Б. Г. Старкоски, К. А. Харасевич, Дж. Л. Семпл, Л. Фром, А. К. Гупта, Д. Н. Саудер и Ф. С. Фостер, Микроскоп обратного рассеяния ультразвука B-сканирования с частотой 40–100 МГц для визуализации кожи, Ultrasound Med. Биол, т. 21 (1), стр.79-88. (1995).

DOI: 10.1016 / 0301-5629 (94) 00083-2

[8] М.Фогт, Б. Пол, С. Шаренберг, Р. Шаренберг и Х. Эрмерт, Разработка системы ультразвуковой визуализации кожи: оптимизация с использованием рефлектометрии во временной области и сетевого анализа, Proc, IEEE US Symposium, pp.744-747. (2003).

DOI: 10.1109 / ultsym.2003.1293508

[9] ГРАММ.Р. Локвуд, Дж. У. Хант и Ф. С. Фостер, Разработка схемы защиты для системы высокочастотной ультразвуковой визуализации, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 38, стр.48-55. (1991).

DOI: 10.1109 / 58.67834

[10] Дж.X. Wu, Y.C. Du, C.H. Лин, П.Дж. Чен и Т. Чен, Дизайн высокоскоростного сканирования для системы ультразвуковой визуализации в реальном времени с одним преобразователем, Энергетические процедуры., Vol. 13, стр.8931-8937. (2011).

DOI: 10.1016 / j.egypro.2011.12.676

[11] Weibao Qiu, Yanyan Yu, Fu Keung Tsang и Lei Sun, открытая платформа на базе FPGA для ультразвуковой биомикроскопии, IEEE Trans.Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 59, стр. 1432-1440. (2012).

DOI: 10.1109 / tuffc.2012.2344

Патент

— Модульный высоковольтный генератор биполярных импульсов для приложений электропорации (Ref.TEC0129) — Содержание Патент

— Модульный генератор биполярных импульсов высокого напряжения для приложений электропорации (Ref.TEC0129) — Контент — Портал знаний (UPF)
    /
  • Содержание /
  • Патент
  • — Модульный высоковольтный биполярный генератор импульсов для электропорации (Ref.TEC0129)

Использование метода необратимой электропорации (IRE) требует разработки высоковольтных и сильноточных генераторов, демонстрирующих также высокую производительность и управляемость.В клинических применениях также требуется, чтобы эти генераторы были компактными, легкими, надежными и с высокими характеристиками с точки зрения электробезопасности.

Это новое устройство способно генерировать импульсы высокого напряжения (протестировано с максимальным напряжением до 12 кВ) и ток (протестировано до 400 А от пика к пику) с лучшими характеристиками, чем существующие генераторы. Это означает, что объемы абляции будут выше, чем достигаемые в настоящее время. Это также обеспечивает большую гибкость в отношении выходного напряжения: биполярного напряжения, ширины импульса (от 1 мкс) и количества импульсов и последовательностей импульсов, которые полностью настраиваются.Это имеет положительные последствия для клинического лечения.

  • Более высокие значения напряжения и тока, позволяющие обрабатывать большие области за одну и ту же процедуру. Плоские электроды можно использовать для улучшенного, контролируемого и однородного лечения.
  • Можно разработать протоколы работы, в которых применяются короткие и быстрые электрические импульсы. Таким образом, время лечения значительно сокращается.
  • Устройство компактнее и легче нынешних, так как не требуется низкочастотный трансформатор.
  • Электропитание с использованием батарей, обеспечивающих повышенную безопасность и электрическую изоляцию. Соответствие нормам электромагнитной совместимости и процесс утверждения упрощен.
  • Поскольку архитектура управления основана на FPGA, в будущем могут быть реализованы расширенные функции, такие как синхронизация ЭКГ, автоматизация лечения.

Подана заявка на патент.

Владение технологиями поделено между Universidad de Zaragoza (66%) и Universitat Pompeu Fabra (34%).

Ссылка: TEC-0129 / P-0033

Информационный бюллетень


(PDF) Генератор биполярных высоковольтных импульсов на основе повышающего инвертора

[6] H.Канаксин, Л.М. Редондо, Дж. Фернандо Силва, «Новая твердотельная топология Маркса для биполярных повторяющихся высоковольтных импульсов

», Конференция специалистов по силовой электронике IEEE, стр. 791-795, 2008.

[7] Xiong Lan, Ма Лонг, Се Цзы-цзе, Синь Цинь, Чжан Дэ-цин и Ян Цзы-кан, «Новый генератор для высоковольтных биполярных импульсов

прямоугольной формы для применения в стерилизации микроорганизмов», IEEE Trans.

Диэлектр. Электр. Insul. , Vol. 22, No. 4, стр.1887-1895, 2015.

[8] Сунгу Бэ, Алексис Квасински, Марк М. Флинн и Роберт Э. Хебнер, «Генератор импульсов большой мощности

с гибкой выходной схемой», IEEE Trans. по силовой электронике, Vol. 25, No. 7, pp.1675-1684, 2010.

[9] Лян-Жуй Чен, Нэн-И Чу, «Генератор импульсов с питанием от переменного тока», IEEE Trans. по науке о плазме, Vol.

34, No. 5, pp.1858-1865, 2006.

[10] Ифань Ву, Кефу Лю, Цзянь Цю, Сяо Сю Лю и Хоу Сю Сяо, «Повторяющийся и высоковольтный генератор marx

, использующий твердотельные устройства. ”, IEEE Trans.Dielectr. Электр. Insul. , Vol. 14, No. 4, pp.937-940,

2007.

[11] Луис Лами Роча, Хосе Фернандо Силва и Луис М. Редондо, «Многоуровневое поколение импульсов высокого напряжения

, основанное на новом модульном твердом теле. -состояний », IEEE Trans. по науке о плазме, Vol. 42, No.

10, pp. 2956-2961, 2014.

[12] С. Забихи, Ф. Заре, Г. Ледвич, А. Гош и Х. Акияма, «Новый импульсный импульс высокого напряжения. Power

Источник питания

на базе низковольтных переключателей-конденсаторов », IEEE Transactions on Plasma Science, vol.

38, корп. 10. С. 2877 — 2887, 2010.

[13] С. Забихи, Ф. Заре, Г. Ледвич, А. Гош и Х. Акияма, «Новая топология импульсного источника питания

, основанная на концепции положительных пониженно-повышающих преобразователей», IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul., Т. 17, нет.

6, с. 1901 — 1911, 2010.

[14] J.W. Бэк, М. Рю, Д.В. Ю и Х.Г. Ким, «Генератор высоковольтных импульсов с использованием массива преобразователей Boost

», 28-я ежегодная конференция Общества промышленной электроники IEEE (IECON 02),

vol.1. С. 395–399, 2002.

Высокое напряжение, биполярность и униполярность произвольной формы — Sky Blue Microsystems GmbH

Генераторы импульсов

EHT предназначены для обеспечения точного управления формой выходного сигнала для оптимизации процесса. Эти блоки имеют изолированный / плавающий выход и могут быть смещены относительно нагрузки или заземлены. Они были разработаны для управления плазменными нагрузками для медицинских устройств, фундаментальных исследований и обработки полупроводников.

Рабочий цикл, выходное напряжение и частота повторения импульсов могут быть независимо отрегулированы пользователем от нуля до максимального значения.Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки.

Пользователь указывает требуемые характеристики в зависимости от потребности приложения. Сценарий сборки может быть следующим:

  • Время нарастания и спада от 100 нс до 1 мкс, в зависимости от нагрузки
  • максимальное выходное напряжение 1 кВ, 2,5 кВ, 5 кВ или 10 кВ
  • максимальная мощность 100 Вт, 500 Вт, 1000 Вт , 5000 Вт
  • частота 100 кГц постоянного тока (доступна более высокая частота пакетов) и
  • рабочий цикл от 0% до 100%

Устройство поставляется как система под ключ и может управляться с передней панели или с помощью дистанционное управление.Доступны варианты «только текущий источник» или «источник-приемник».

Рабочий цикл, частота повторения импульсов и выходное напряжение — все независимо, пользователь может настраивать их от нуля до максимального значения. Максимальное выходное напряжение и мощность устанавливаются при заказе. Пожалуйста, свяжитесь со Sky Blue, чтобы обсудить конкретные потребности вашего приложения.

Униполярные генераторы импульсов произвольной формы (ниже 10 кВ)

  • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
  • Генерация прямоугольных импульсов произвольной формы
  • Чистый прямоугольный выходной сигнал с быстрым нарастанием / спадом
  • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционное управление импульсами
  • Выходное напряжение, рабочий цикл и частоту следования импульсов, настраиваемые пользователем независимо Технические характеристики

    • Частота: постоянный ток — 100 кГц (возможна более высокая пиковая частота)
    • Рабочий цикл: 0 — 100%
    • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 100 нс — 1 мкс (в зависимости от нагрузки)
    • Максимальное выходное напряжение варианты: 1, 2.5, 5 или 10 кВ
    • Варианты максимальной мощности: 100, 500, 1000 или 5000 Вт
    • Только источник тока или доступны варианты источника и потребителя

    Униполярные генераторы произвольной формы (выше 10 кВ)

    • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
    • Генерация произвольной прямоугольной волны
    • Чистая прямоугольная волна на выходе при высоком напряжении
    • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционным управлением импульсами
    • Независимо регулируемое пользователем выходное напряжение, рабочий цикл и импульс частота повторения
    • Управляет различными нагрузками, включая плазменные разряды

    Технические характеристики

    • Варианты максимального выходного напряжения: 10-40 кВ
    • Варианты максимальной мощности: 100, 500, 1000 или 5000 Вт
    • Макс. Частота: 1 кГц (возможна более высокая пиковая частота)
    • Макс. Рабочий цикл: 2%
    • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 1 — 4 мкс (в зависимости от нагрузки)
    • Только источник тока или доступны варианты источника и потребителя

    Биполярные импульсы

    • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
    • Биполярные импульсы
    • Чистый прямоугольный выход с быстрым нарастанием / спадом
    • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционным управлением импульсами
    • Независимо регулируемое пользователем выходное напряжение, рабочий цикл и частота повторения импульсов
    • Управляет широким спектром нагрузок, включая плазменные разряды

    Технические характеристики

    • Частота: DC — 100 кГц (возможна более высокая частота пакета)
    • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 100 нс — 1 мкс (в зависимости от нагрузки)
    • Варианты максимального выходного напряжения: 1, 2.5, 5 или 10 кВ
    • Варианты максимальной мощности: 100, 500, 1000 или 5000 Вт

    Данные продукта

    Генератор импульсов на основе биполярной и монополярной линии передачи с возможностью перенастройки

    Беверидж, Джозеф и Макгрегор, Скотт и Уилсон, Марк и Тимошкин, Игорь; (2007) Настраиваемый генератор импульсов на основе биполярной и монополярной линии передачи. В: Записи-тезисы конференции IEEE. IEEE, США, стр.792. ISBN 9781424409150

    Полный текст недоступен в этом репозитории.Запросите копию у автора Strathclyde

    Abstract

    Генераторы на базе линий передачи используются в широком диапазоне импульсных источников питания, где требуются короткие импульсы высокого напряжения. Эти генераторы могут быть разработаны для генерации импульсов с временем нарастания в диапазоне от наносекунд до десятков наносекунд и величиной до нескольких сотен киловольт. Одно из недавних применений генерации импульсов высокого напряжения было в области инактивации микроорганизмов импульсным электрическим полем (PEF).Здесь электрические поля порядка 30 кВ / см применяются к жидкостям в течение нескольких микросекунд для достижения микробной инактивации. Сообщалось, что существуют значительные различия в производительности между применением PEF с монополярным и биполярным профилями импульса. Монополярный импульс имеет однополярный, положительный или отрицательный, тогда как биполярный импульс — это импульс двойной полярности, где полярность изменяется на полпути через длительность импульса. Чтобы исследовать сообщаемые эффекты профиля импульса, был спроектирован и разработан реконфигурируемый генератор импульсов, который генерирует как монополярные, так и биполярные импульсы.Подробности конструкции генератора импульсов и его рабочих характеристик будут обсуждены вместе с некоторой информацией, касающейся его пригодности для приложений инактивации PEF.

    идентификаторов ORCID
    Беверидж, Джозеф, Макгрегор, Скотт ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0808-585X, Уилсон, Марк ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3088-8541 и Тимошкин, Игорь ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0380-9003;

    Селективная дистанционная электростимуляция синхронизированными биполярными импульсами наносекундной длительности

  • 1.

    Фокс, М. и др. . Клиническая эффективность и экономическая эффективность сердечной ресинхронизации (бивентрикулярной стимуляции) при сердечной недостаточности: систематический обзор и экономическая модель. Оценка технологий здравоохранения 11 (iii – iv), ix – 248 (2007).

    Google ученый

  • 2.

    Гликсон, М. и Хейс, Д. Л. Стимуляция сердца. Обзор. Медицинские клиники Северной Америки 85 , ​​369–421 (2001).

    CAS Статья Google ученый

  • 3.

    Моррисон, Л. Дж. и др. . Успех однократной дефибрилляции при остановке сердца у взрослых: систематический обзор. Реанимация 84 , ​​1480–1486, https://doi.org/10.1016/j.resuscitation.2013.07.008 (2013).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 4.

    Симпсон, П. М., Гуджер, М.С. и Бендалл, Дж. С. Отложенная дефибрилляция по сравнению с немедленной дефибрилляцией при внебольничной остановке сердца из-за фибрилляции желудочков: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований. Реанимация 81 , ​​925–931, https://doi.org/10.1016/j.resuscitation.2010.04.016 (2010).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 5.

    Мэддокс, М., Гао, В., Хиггинсон, И. Дж. И Уилкок, А. Нервно-мышечная электрическая стимуляция мышечной слабости у взрослых с запущенным заболеванием. Кокрановская база данных систематических обзоров 1 , ​​CD009419, https://doi.org/10.1002/14651858.CD009419.pub2 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Ким, Дж. Х., Дэвидсон, Дж. Б., Рорле, О., Соболева, Т. К. и Пуллан, А. Дж. Анатомическая модель нерва нижней конечности для электростимуляции. Биомедицинская инженерия онлайн 6 , ​​48, https://doi.org/10.1186/1475-925X-6-48 (2007).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 7.

    Де Андрес, Дж. И Ван Байтен, Дж. П. Нейронная модуляция путем стимуляции. Практика боли: официальный журнал Всемирного института боли 6 , ​​39–45, https://doi.org/10.1111/j.1533-2500.2006.00057.x (2006).

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Wang, J. Y. et al. .Дифференциальная модуляция ноцицептивных нервных реакций в медиальных и боковых болевых путях с помощью периферической электростимуляции: исследование с многоканальной записью. Исследование мозга 1014 , ​​197–208, https://doi.org/10.1016/j.brainres.2004.04.029 (2004).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 9.

    Nizard, J., Lefaucheur, J.P., Helbert, M., de Chauvigny, E. & Nguyen, J.P. Неинвазивная терапия стимуляции для лечения рефрактерной боли. Discovery Medicine 14 , ​​21–31 (2012).

    PubMed Google ученый

  • 10.

    Низард, Дж., Рауль, С., Нгуен, Дж. П. и Лефошер, Дж. П. Терапия инвазивной стимуляцией для лечения рефрактерной боли. Медицина открытий 14 , ​​237–246 (2012).

    PubMed Google ученый

  • 11.

    Калия С.К., Санкар Т.И Лозано, А. М. Глубокая стимуляция мозга при болезни Паркинсона и других двигательных расстройствах. Текущее мнение в неврологии 26 , ​​374–380, https://doi.org/10.1097/WCO.0b013e3283632d08 (2013).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 12.

    Лукинс Т. Р., Тиш С. и Йонкер Б. Последние данные о выборе мишени при глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона. Журнал клинической нейробиологии: официальный журнал нейрохирургического общества Австралии 21 , ​​22–27, https: // doi.org / 10.1016 / j.jocn.2013.05.011 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 13.

    Газвуд, Дж. Д., Ричардс, Д. Р. и Клебак, К. Болезнь Паркинсона: обновленная информация. Американский семейный врач 87 , ​​267–273 (2013).

    PubMed Google ученый

  • 14.

    Хоу Б., Цзян Т. и Лю Р. Стимуляция глубокого мозга при болезни Паркинсона. Медицинский журнал Новой Англии 363 , ​​987–988; ответ автора 988 (2010).

  • 15.

    Ян Л. З., Ян З. и Чжан X. Неинвазивная стимуляция мозга для лечения никотиновой зависимости: потенциал и проблемы. Neurosci Bull 32 , ​​550–556, https://doi.org/10.1007/s12264-016-0056-3 (2016).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 16.

    Саллинг, М. К. и Мартинес, Д. Стимуляция мозга при зависимости. Нейропсихофармакология 41 , ​​2798–2809, https: // doi.org / 10.1038 / npp.2016.80 (2016).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 17.

    Данлоп К., Хэнлон К. А. и Даунар Дж. Неинвазивные методы стимуляции мозга при наркомании и большой депрессии. Ann N Y Acad Sci , https://doi.org/10.1111/nyas.12985 (2016).

    ADS Статья Google ученый

  • 18.

    Давалос, Р.В., Мир, И. Л., Рубинский, Б. Абляция тканей с необратимой электропорацией. Анналы биомедицинской инженерии 33 , ​​223–231 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 19.

    Бретон, М. и Мир, Л. М. Микросекундные и наносекундные электрические импульсы в лечении рака. Bioelectromagnetics 33 , ​​106–123, https://doi.org/10.1002/bem.20692 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 20.

    Кэмерон М., Лонерган Э. и Ли Х. Чрескожная электрическая стимуляция нервов (TENS) при деменции. Кокрановская база данных систематических обзоров , CD004032, https://doi.org/10.1002/14651858.CD004032 (2003).

  • 21.

    Лауфер Ю. и Эльбойм-Габизон М. Улучшает ли сенсорная чрескожная электрическая стимуляция восстановление моторики после инсульта? Систематический обзор. Neurorehab Neural Re 25 , ​​799–809, https://doi.org/10.1177/1545968310397205 (2011).

    Артикул Google ученый

  • 22.

    Ли С. К. и др. . Эффективность чрескожной электростимуляции при хроническом звоне в ушах. Acta oto-laryngologica , https://doi.org/10.3109/00016489.2013.844854 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Вассерманн, Э. М. и Циммерманн, Т. Транскраниальная магнитная стимуляция мозга: терапевтические перспективы и научные пробелы. Pharmacol Therapeut 133 , ​​98–107, https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2011.09.003 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 24.

    Деви, Г. и др. . Открытая краткосрочная повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция у пациентов с болезнью Альцгеймера с корреляциями функциональной визуализации и обзором литературы. Американский журнал болезни Альцгеймера и других деменций , https: // doi.org / 10.1177 / 1533317513517047 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 25.

    Поллак, Т. А., Николсон, Т. Р., Эдвардс, М. Дж. И Дэвид, А. С. Систематический обзор транскраниальной магнитной стимуляции в лечении функциональных (конверсионных) неврологических симптомов. Журнал неврологии, нейрохирургии и психиатрии 85 , ​​191–197, https://doi.org/10.1136/jnnp-2012-304181 (2014).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 26.

    Рогаш, Н. К., Даскалакис, З. Дж. И Фицджеральд, П. Б. Кортикальное торможение, возбуждение и связь при шизофрении: обзор результатов транскраниальной магнитной стимуляции. Бюллетень по шизофрении , https://doi.org/10.1093/schbul/sbt078 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Wong, I. S. & Tsang, H. W. Обзор эффективности повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS) при постинсультной афазии. Обзоры в неврологии 24 , ​​105–114, https://doi.org/10.1515/revneuro-2012-0072 (2013).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 28.

    Roth, Y., Amir, A., Levkovitz, Y. & Zangen, A. Трехмерное распределение электрического поля, индуцированного в мозге транскраниальной магнитной стимуляцией с использованием восьмерки и глубоких H-катушек . J Clin Neurophysiol 24 , ​​31–38, https: // doi.org / 10.1097 / Wnp.0b013e31802fa393 (2007).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 29.

    Рудяк Д. и Марг Э. Определение глубины магнитной стимуляции мозга — переоценка. Electroen Clin Neuro 93 , ​​358–371, https://doi.org/10.1016/0168-5597(94)

    -4 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 30.

    Датта, А., Эльвассиф, М., Батталья, Ф. и Биксон, М. Фокусировка транскраниальной стимуляции тока с использованием конфигураций дисковых и кольцевых электродов: анализ МКЭ. Журнал нейронной инженерии 5 , ​​163–174, https://doi.org/10.1088/1741-2560/5/2/007 (2008).

    ADS Статья PubMed Google ученый

  • 31.

    Datta, A. et al. . Гири-точная модель головы транскраниальной стимуляции постоянным током: улучшенная пространственная фокусировка с использованием кольцевого электрода по сравнению с обычной прямоугольной подушечкой. Стимуляция мозга 2 (201–207), 207 e201, https://doi.org/10.1016/j.brs.2009.03.005 (2009).

    Артикул Google ученый

  • 32.

    Neuling, T., Wagner, S., Wolters, C.H., Zaehle, T. & Herrmann, C.S. Модель конечных элементов предсказывает распределение плотности тока для клинического применения tDCS и tACS. Frontiers in Psychiatry 3 , ​​83, https://doi.org/10.3389/fpsyt.2012.00083 (2012).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 33.

    Рудяк Д. и Марг Э. Определение глубины магнитной стимуляции мозга: переоценка. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 93 , ​​358–371 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 34.

    Эдвардс, Д. и др. . Физиологические и модельные доказательства фокальной транскраниальной электрической стимуляции мозга у людей: основа для tDCS высокого разрешения. NeuroImage 74 , ​​266–275, https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2013.01.042 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 35.

    Rahman, A. et al. . Клеточные эффекты острой стимуляции постоянным током: соматические и синаптические терминальные эффекты. Журнал физиологии 591 , ​​2563–2578, https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.247171 (2013).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 36.

    Villamar, M. F. et al . Фокусная модуляция первичной моторной коры при фибромиалгии с использованием транскраниальной стимуляции постоянным током высокой четкости 4×1-кольца (HD-tDCS): немедленные и отсроченные обезболивающие эффекты катодной и анодной стимуляции. Журнал боли: официальный журнал американской боли . Общество 14 , ​​371–383, https://doi.org/10.1016/j.jpain.2012.12.007 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 37.

    Ворослакос, М. и др. . Прямые эффекты транскраниальной электростимуляции на мозговые цепи у крыс и людей. Nat Commun 9 , ​​483, https://doi.org/10.1038/s41467-018-02928-3 (2018).

    ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 38.

    Grossman, N. et al. . Неинвазивная стимуляция глубокого мозга посредством временно мешающих электрических полей. Cell 169 , ​​1029–1041 e1016, https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.05.024 (2017).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 39.

    Бутикофер Р. и Лоуренс П. Д. Электрокожная стимуляция нерва – I: модель и эксперимент. IEEE Trans Biomed Eng 25 , ​​526–531 (1978).

    CAS Статья Google ученый

  • 40.

    van den Honert, C. & Mortimer, J. T. Ответ миелинизированного нервного волокна на кратковременные двухфазные стимулирующие токи. Ann Biomed Eng 7 , ​​117–125 (1979).

    Артикул Google ученый

  • 41.

    Горман, П. Х. и Мортимер, Дж. Т. Влияние параметров стимула на характеристики набора прямой нервной стимуляции. IEEE Trans Biomed Eng 30 , ​​407–414 (1983).

    CAS Статья Google ученый

  • 42.

    Рейли, Дж. П., Фриман, В. Т. и Ларкин, В. Д. Сенсорные эффекты кратковременной электростимуляции — оценка с помощью нейроэлектрической модели. Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии 32 , ​​1001–1011, https://doi.org/10.1109/TBME.1985.325509 (1985).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 43.

    Casciola, M. et al . Отмена нервного возбуждения изменением полярности наносекундного стимула и его влияние на время стробирования натриевых каналов. Cell Mol Life Sci , https://doi.org/10.1007/s00018-019-03126-0 (2019).

  • 44.

    Пахомов А.Г. и др. . Отмена клеточных ответов на наноэлектропорацию путем изменения полярности стимула. Cell Mol Life Sci 71 , ​​4431–4441, https://doi.org/10.1007 / s00018-014-1626-z (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 45.

    Gianulis, E.C. et al. . Электропорация клеток млекопитающих наносекундными колебаниями электрического поля и ее ингибирование инверсией электрического поля. Sci Rep 5 , ​​13818, https://doi.org/10.1038/srep13818 (2015).

    ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 46.

    Вальдес, К. М. и др. . Асимметричные биполярные электрические импульсы наносекундной длительности изменяют биполярное подавление. Sci Rep 7 , ​​16372, https://doi.org/10.1038/s41598-017-16142-6 (2017).

    ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 47.

    Пахомов А.Г. и др. . Вторая фаза биполярных электрических импульсов наносекундного диапазона определяет эффективность электропорации. Биоэлектрохимия 122 , ​​123–133, https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2018.03.014 (2018).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 48.

    Вальдес, К. М., Барнс, Р., младший, Рот, К. К., Моэн, Э. и Иби, Б. Межфазный интервал в биполярном наносекундном электрическом импульсе модулирует биполярное подавление. Bioelectromagnetics , https://doi.org/10.1002/bem.22134 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 49.

    Зезер, Э. Б. и Вернье, П. Т. Модуляция биологических ответов на электрические стимулы длительностью 2 нс путем изменения поля. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Biomembranes , В печати, принятая рукопись, https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2019.03.019 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 50.

    Рейли, Дж.П. и Диамант, А. М. Нейроэлектрические механизмы, применяемые к воздействию низкочастотного электрического и магнитного поля. Рекомендации — часть II: несинусоидальные формы волны. Health Phys 83 , ​​356–365 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 51.

    Рейли, Дж. П. Нейроэлектрические механизмы, применяемые к воздействию низкочастотных электрических и магнитных полей. Рекомендации — часть I: синусоидальные формы волн. Health Phys 83 , ​​341–355 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 52.

    Casciola, M., Xiao, S. & Pakhomov, A.G. Стимуляция периферических нервов без повреждений импульсным электрическим полем длительностью 12 нс. Sci Rep 7 , ​​10453, https://doi.org/10.1038/s41598-017-10282-5 (2017).

    ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 53.

    Берридж, М.Дж., Липп П. и Бутман М. Д. Универсальность и универсальность передачи сигналов кальция. Nat Rev Mol Cell Bio 1 , ​​11–21, https://doi.org/10.1038/35036035 (2000).

    CAS Статья Google ученый

  • 54.

    Schoenbach, K. H. et al. . Воздействие интенсивных субнаносекундных электрических импульсов на биологические клетки. Ieee Transactions on Plasma Science 36 , ​​414–422, https: // doi.org / 10.1109 / Tps.2008.918786 (2008).

    ADS Статья Google ученый

  • 55.

    Xiao, S., Guo, S., Nesin, V., Heller, R. & Schoenbach, K.H. Субнаносекундные электрические импульсы вызывают проницаемость мембраны и гибель клеток. IEEE Trans Biomed Eng 58 , ​​1239–1245, https://doi.org/10.1109/TBME.2011.2112360 (2011).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 56.

    Семенов И., Сяо С., Канг Д., Шенбах К. Х. и Пахомов А. Г. Стимуляция клеток и мобилизация кальция пикосекундными электрическими импульсами. Биоэлектрохимия 105 , ​​65–71, https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2015.05.013 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 57.

    Муратори, С., Пахомов, А. Г., Сяо, С. и Пахомова, О. Н. Электросенсибилизация способствует абляции клеток наносекундным импульсным электрическим полем в трехмерных культурах. Sci Rep 6 , ​​23225, https://doi.org/10.1038/srep23225 (2016).

    ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 58.

    Райан, Х. А., Ян, С. Х. Э., Чжоу, К. и Сяо, С. Высоковольтные, многофазные, наносекундные импульсы для модуляции сотовых ответов. Транзакции IEEE по биомедицинским цепям и системам , 1–13, https://doi.org/10.1109/TBCAS.2017.2786586 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 59.

    Сяо, С., Чжоу, К., Ян, Э. и Раджулапати, С. Р. Генераторы наносекундных биполярных импульсов для биоэлектрических систем. Биоэлектрохимия 123 , ​​77–87, https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2018.04.017 (2018).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • .
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *