使用磁感​​应电切果蝇

我们正在电诱导果蝇中的心脏病发作，以测试各种治疗方法对生存的影响。我们的对照组的生存恢复率约为50％。

我与正在研究昆虫心脏功能的实验室合作。我们一直在使用果蝇外部的电极诱导心脏骤停。这有很多问题，电极的连接是劳动密集型的，外壳是很好的电绝缘体，等等

我是实验室的新手，被要求检查情况以查看我是否对如何改善苍蝇的处理和吞吐量有任何想法。我想到了可能将苍蝇放在螺线管中并感应出涡流来使它们震惊。

尽管我对本科生包括电磁学在内的物理学有相当的了解，但我在构建电子设备方面的经验非常有限。

我真的不知道从哪里开始。我想到的只是在网上寻找螺线管，或者只是在寻找汽车线圈。将果蝇放入一个小的塑料管中。线圈已经通过汽车电池供电后，将其粘贴到线圈的芯中。然后，突然断开电池的端子，让磁场崩溃，以观察果蝇发生了什么。

如果我能证明不用实际烹饪就可以使果蝇死亡，我会认为这是一次胜利。我们可以使用较低的电压通过线圈来系统地降低我们崩溃的磁场强度，直到获得目标值，即达到大约50％生存率的冲击水平。

我希望您能就此方法提出建议，甚至批评它是否可行。我是电子爱好者，但实际上并没有做那么多的事情，只是做了一些基本的事情。

这是我正在谈论的物理原理的一个示例，但是由于我们只需要一个破坏性冲击并且没有可移植性问题，因此问题更简单。

https://www.google.com/patents/US5170784

心电功能是没有磁场的纯化学势活动，这是因为该材料主要是绝缘体，它可以消灭所有电介质，具有一定的介电常数，有效串联电阻（ESR），介电常数时间，因此需要一定的能量水平激活而不会损坏。

ESR负责电容器中的所有热量以及电极和心脏功能之间的ESR引起的皮肤灼伤。

因此，目标必须是最大程度地减少ESR，而ESR可能比直接在外科手术中在心肌上消耗的能量（估计的）大得多，相当于人体胸部能量的1000倍（推测）。因此，即使使用大桨叶和高k介电油脂，人体中的衰减也是不可避免的。昆虫上也会遇到类似的问题，并且由于表面积很小而变得更加困难。

浸入电介质将极大地帮助昆虫，但可能将其淹死。由于界面电离的低ESR和ESR * Ceq，电涌是一个高振幅，非常快的衰减。放电单元和靶材的等效电容并联。

期望的解决方案是使用适当大小的存储电容和电压包括50pF的/米典型电缆双绞线但使用较高的电压，这将超过的击穿电压（BDV）甲壳。

包括300pF人手指模型在内的任何电容中的能量，以焦耳，法拉和伏特为E = 1 / 2CV ^ 2。因此，从带有氯丁橡胶鞋的尼龙地毯上以10kV抽出的手指将以300pF左右的细线弯曲10mm，即E = 1/2 300e-12 * 1e4 ^ 2 = 15 mJ

您可能只需要1kV和1mJ的1kV电压即可超过BDV，触发心脏功能或衰竭，而不产生油炸蛋白。

微波脉冲与电容放电不同，因为存储电容往往太高而无法获得足够高的BDV。尽管1kW微波炉可以产生10kV，但能量太多。

我怀疑昆虫的BDV可能是1至10 kV / mm（推测），像潮湿的木头（不是干的），但不是云母或木棉，后者的kV / mm更高。我相信pH值水平将最有可能决定BDV / mm甲壳材料的性能，因为这会促进BDV的早期生成物局部放电。

因此，请使用摩擦电荷产生器，并制作一些小的薄膜盖或云母范围的小型电容xxx pF，以充电至1kV，然后在与蝇体大小相同的潮湿木材上进行测试。如果电弧工作在〜1mm左右，则观察响应并调整C或V以微调牙签和电极针头的力，使其作用于侧面，以查看其是否试图在1 us的脉冲电流下转动。电流感测R可以与10：1探头串联使用，跨过1kV额定R，电阻为0.1 ohm，但必须移除探头接地和尖端，并将其直接接线到探头尖端和枪管。否则会严重响。

现在这就是我要做的。可以使用某些技术顾问安全地完成充电过程。

否则，请获得不防静电的尼龙地毯和氯丁橡胶鞋，并以老式的方式进行操作。哈哈哈 不要忘记针头和合适的油脂。

我设想“ RF生成器”是这样的：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我用电压控制开关代替了火花隙，因此可以在CircuitLab中为您模拟。如果断开电路，请单击[模拟]，然后单击[时域]。将“开始时间”设置为113.2n，将“结束时间”设置为113.7n，将“时间步长”设置为3p，它将向您显示输出波形的一些估计值……许多不均匀间隔的尖峰（会产生大量的谐波），然后进行阻尼8GHz左右的正弦波。

如果您将图示天线的馈电连接到波导馈电点，则放置在qaveguide任意部分内的任何果蝇（或可能是任何小昆虫）都应该很容易配上致命的RF辐射，恕我直言！

笔记：

• 可以任意选择5MHz时钟信号，也可以使用其他频率，您只需要适当地调整反激变压器上的绕组即可。
• D3和R1都用于保护时钟源（在没有时钟源的情况下正在模拟一些相当不友好的反馈）。
• D1和D2将变压器变成“反激”型，对于我来说，这似乎是最适合这种电压升压的方法。

我怀疑您可以在该结构中直接创建“心脏病发作”，原因有两个：

1. 假定细胞像哺乳动物的心肌一样模糊，结构可能太小而无法维持心律不齐。心室纤颤取决于心肌再循环去极化波。这种结构是如此之小，以至于不可能产生重入波。
2. 组织对电流密度有反应。那就是导致肌肉去极化以及组织发热的原因。如果没有到处都达到高梯度并烹饪苍蝇，很难在心肌中获得高梯度以引起去极化。也就是说，很难在坡度上获得很大的差异以保持飞行并影响心脏。

您知道当前过程中“心脏病发作”的具体机制是什么吗？知道您是否正在创建心律不齐或灼伤肌肉，这将非常有帮助。

就是说，如果果蝇具有这种功能，您可能会成功地在负责引发收缩的细胞附近使用微电极。返回电极需要具有较大的表面积，因此电流密度会随着与小电极的距离的增加而迅速降低。导电液体可能是一个不错的选择。在这种设置中，您可以限制烧灼区域。

在人的心脏中，窦房结是一小团细胞，可引发每次心跳。如果果蝇具有类似的结构，那么在果蝇附近施加电流以烧灼那些细胞可能会停止心脏动作，而不会对其他组织造成太大的伤害。（哺乳动物实际上具有起搏器细胞的层次结构，如果“上链”细胞发生故障，它们将逐渐接管。我猜想果蝇没有这种复杂性。）

无论如何，在制定细节时，您应该计划好几只熟蝇。祝好运！