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Entwicklung eines Spulensystems zur Abschätzung der muskelstimulierenden Wirkung von Magnetfeldern im kHz-Bereich

Entwicklung eines Spulensystems zur Abschätzung der muskelstimulierenden Wirkung von Magnetfeldern im kHz-Bereich
Forschungsthema:Numerische Feldberechnung, MAGIC
Typ:Diplomarbeit
Betreuer:

Dipl.-Ing. Julia Bohnert

Bearbeiter:

Matthias Gräser

Die Wirkung von Magnetwechselfeldern unter 1 KHz auf Ionenströme im menschlichen Körper und eine damit verbundene Stimulierung von Nerven und Muskelzellen ist bereits mehrfach untersucht worden. Über der Grenze von 1 kHz wurden jedoch die Ergebnisse als linear fortsetzbar angesehen und nicht weiter untersucht.

 

Bild 1: Asymptotisches Stärke-Frequenz Modell für die Erregung von Nerven durch gleichförmige elektrische Felder innerhalb eines biologischen Mediums; kontinuierlicher sinusförmiger Stimulus.

Ziel dieses Projekts ist, die Wirkung von Magnetwechselfeldern, hervorgerufen durch  eine Figure-8-Spule, zu bestimmen und zu bewerten. Die Frage ist, ob sich Muskeln induktiv stimulieren lassen. Dafür werden zunächst mittels numerischen Simulationen die im Arm des Visible Man induzierten Felder berechnet. Hierzu werden Daten wie Leitfähigkeit und Permeabilität von Gabriel & Gabriel verwendet, um die entstehenden Felder zu berechnen. Parallel dazu soll eine Schaltung entworfen werden, die genügend Strom liefert um ein für eine Stimulation nötiges Magnetfeld zu generieren. Verschiedene Spulengeometrien sollen so auf Ihre Eignung überprüft werden. Reale Spuleneigenschaften wie maximale Ströme, parasitäre Bauteileigenschaften, Induktivität und Baugrößen müssen in Hinblick auf die Realisierbarkeit ebenso berücksichtigt werden. Schließlich soll die Spule entsprechend den Simulationsergebnissen aufgebaut und getestet werden.

 

Bild 2: links: Modell des menschl Arms mit Figure-8-Spule.
Rechts: Induzierte Stromstärke im Muskelgewebe unterhalb der Spule