[发明专利]一种用于细胞磁热遗传学研究的高频磁热装置

权利要求书

1.用于细胞离子通道激活的高频磁热装置，包括依次连接的功率电源单元（1）、高频逆变器单元（2）、电流放大谐振单元（3）以及信号控制单元（5）；所述的功率电源单元（1）为高频逆变器主电路提供能量，所述高频逆变器单元（2）将直流输入信号转换为高频交流信号，并将信号输出至电流放大谐振单元（3），所述电流放大谐振单元（3）将输入的交变电流信号放大2倍，并将交变电流信号通过高频谐振转换为磁场信号，再将信号输出至信号控制单元（5），所述信号控制单元（5）扫描驱动频率，通过LabVIEW软件编程实现输出反馈控制信号至高频逆变器单元（2）；所述信号控制单元（5）由信号控制电路模块（8）和PC端（6）的闭环主控程序构成；所述信号控制电路模块（8）由STM32和DDS芯片AD9854构成，所述的闭环主控程序基于PC端（6）的LabVIEW软件编写构成；所述信号控制电路模块（8）和PC端（6）的闭环主控程序通过串口进行通信；

所述的功率电源单元（1）包括一台商用数控直流电源，商用数控直流电源的输出端通过电感与高频逆变器单元（2）的供电端VCC相连；

所述高频逆变器单元（2）包括第一逆变器驱动电路模块（2a）、第二逆变器驱动电路模块（2c）以及逆变器主电路模块（2b）；所述第一逆变器驱动电路模块（2a）由IR2113型的芯片IR1与图腾柱结构结合设计而成,所述第二逆变器驱动电路模块（2c）由IR2113型的芯片IR2与图腾柱结构结合设计而成,所述第一逆变器驱动电路模块（2a）和第二逆变器驱动电路模块（2c）关于逆变器主电路模块（2b）对称，对称的部分功能相同；所述第一逆变器驱动电路模块（2a）中的芯片IR1的输入端与所述信号控制电路模块（8）的输出端相连，所述第二逆变器驱动电路模块（2c）中的芯片IR2的输入端与信号控制电路模块（8）的输出端相连；

所述图腾柱结构包括NPN型三极管T1、T2、T5、T6和PNP型三极管T3、T4、T7、T8，所述NPN型三极管T1的发射极与PNP型三极管T3的发射极相连，所述NPN型三极管T6的发射极与PNP型三极管T7的发射极相连，所述NPN型三极管T2的发射极与PNP型三极管T4的发射极相连，所述NPN型三极管T5的发射极与PNP型三极管T8的发射极相连，所述NPN型三极管T1和PNP型三极管T3的基极与芯片IR1的HO端相连，所述NPN型三极管T6和PNP型三极管T7的基极与芯片IR1的LO端相连，所述NPN型三极管T2和PNP型三极管T4的基极与芯片IR2的HO端相连，所述NPN型三极管T5和PNP型三极管T8的基极与芯片IR2的LO端相连；

所述第一逆变器驱动电路模块（2a）输出端AH与逆变器主电路模块（2b）的上桥臂输入端AH相连，输出端AL与逆变器主电路模块（2b）的下桥臂输入端AL相连，输出端EA与逆变器主电路模块（2b）的EA相连；

所述第二逆变器驱动电路模块（2c）输出端BH与逆变器主电路模块（2b）的上桥臂输入端BH相连，输出端BL与逆变器主电路模块（2b）的下桥臂输入端BL相连, 输出端EB与逆变器主电路模块（2b）的EB相连；

所述逆变器主电路模块（2b）是由全桥逆变电路与四组RCD限幅钳位电路结合设计而成，所述AH和BL分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输入端口，AL和BH分别是全桥逆变电路上下桥臂控制信号的输出端口，所述四组RCD限幅钳位电路一端与功率电源单元相连，另一端连入逆变器主电路模块（2b）的EA或EB与开关管之间；

所述的电流放大谐振单元（3）由多层感应线圈单元（4）以及并联电容、串联电容构成；所述的多层感应线圈单元（4）由多层空心线圈L以及水冷降温装置构成，其中：多层空心线圈L由利兹线在水冷降温装置中心的空心圆柱外壁上密绕多圈多层而成，水冷降温装置为自主设计的3D打印出的尼龙结构，其入水口和出水口通过橡胶管与水泵相连；所述多层空心线圈L的一端与并联电容的一端连接，所述多层空心线圈L的第二端与并联电容的第二端连接，构成LC并联谐振电路，所述多层空心线圈L一端与串联电容的第二端连接构成LC串联谐振电路，所述串联电容的第一端与高频逆变器单元（2）的EA端相连，所述并联电容的第二端与高频逆变器单元（2）的EB端相连。