Выключатель устройства монтируют в первую цепь работы, но если вы соорудили рычаг, то монтируйте его на нём. Сделанный аппарат будет включаться от давления на рычаг. Останется только зафиксировать свариваемую деталь.

Сварка на основе конденсаторов

Конденсаторная точечная сварка своими руками – метод сваривания запасенной энергией. В конденсаторах скапливается электрический заряд во время взаимодействия с выпрямителем, а потом превращается в тепло. Оно появляется при контакте заготовок, через них протекает ток. Ее еще называют контактной. Такую точечную сварку из трансформатора микроволновки можно произвести своими руками.

Конденсаторную сварку используют в тех случаях, когда требуется микросварка. Такое устройство является экологическим и не требует дополнительных элементов охлаждения. Можно выделить такие преимущества конденсаторной сварки:

1. Скорость сваривания – мгновенное расплавление небольшого участка металла.
2. Точность.
3. Надежность.
4. Долговечность оборудования.

Для обработки цветных металлов и их сплавов применяют ударно-конденсаторную сварку, так как она выдает отличное качество сваривания.

На последок

При сборке сварки своими руками из трансформатора СВЧ печи будьте предельно аккуратными, чтобы не привести к травмам или поражению электрическим током. Строго соблюдайте правила безопасности вся работа должна делаться по схемам.

базовый комплект деталей и расходных материалов, процесс сборки

Порой для бытовых целей намного проще использовать подручные материалы и средства, чем приобретать дорогостоящее профессиональное оборудование. Прекрасное подтверждение тому – сварочно-плавильные аппараты, которые умельцы изготавливают из микроволновок всего за пару часов.

Что нужно, чтобы сделать аппарат для точечной сварки

Для сборки такого аппарата необходим базовый комплект деталей и расходных материалов:

1. Бытовая СВЧ-печь, желательно мощностью от 700 Вт. Подойдет как работающий, так и сломанный прибор, главное, чтобы был цел его трансформатор.
2. Сварочный кабель или аналогичный многожильный провод сечением не менее 25 кв. мм (обычно ему соответствует диаметр в 8 мм и более).
3. Обжимные клеммы типоразмера, соответствующего сечению кабеля; клеммы типа «крокодил».
4. Тонкие провода (до 1 мм), небольшие клеммы и переключатели, рассчитанные на работу в бытовой сети 220 В.
5. Медные пластины и наконечники (например, от паяльника), которые будут использоваться как рабочий инструмент для сварки.
6. Изоляционная лента и термоусадочная трубка.
7. Листовой металл, крепежная фурнитура, деревянные рейки и брусья для корпусных конструкций.

Кроме того, понадобятся инструменты, которые наверняка найдутся в гараже или в крайнем случае у друзей и знакомых. К ним относятся:

• ножовка по металлу или болгарка;
• дрель с набором сверл;
• зубило или стамеска;
• молоток;
• нож или кусачки;
• строительный фен или паяльная лампа;
• ручной крепежный инструмент (отвертки, ключи, пассатижи).

Практика показывает, что можно обойтись и куда меньшими средствами – все зависит от навыков и фантазии мастера.

Если вы хорошо разбираетесь в электронике, подготовьте мультиметр и паяльник – они пригодятся для определения расчетных параметров установки, проектирования и сборки блока управления.

Процесс сборки сварочного аппарата из микроволновой печи

Прежде всего необходимо разобрать микроволновку и вынуть из нее те узлы, которые пригодятся. В первую очередь, это трансформатор – «сердце» будущей конструкции. Продиагностировать трансформатор можно, измерив сопротивление его обмоток мультиметром. Но есть и более простой путь: если вы не видите копоти, подгорелостей и обрывов проволоки, деталь почти наверняка исправна. Кроме нее, понадобится демонтировать кабель с вилкой для подключения к электропитанию и 220-вольтный выключатель. Дальнейший алгоритм действий выглядит так:

1. Отсоедините от трансформатора все механические и электрические контакты.
2. Срежьте выступающие части вторичной обмотки (ее провод более тонкий), используя любой удобный инструмент режущего или рубящего типа. Будьте осторожны – если вы повредите первичную обмотку или сердечник, можете сразу выкидывать деталь.
3. Выбейте из сердечника остатки обмотки и металлические шунты, удалите изоляционный слой.
4. Намотайте новую вторичную обмотку из заизолированного сварочного кабеля или его аналога. Обычно достаточно 1-2 витков. Наматывать лучше в том же направлении, в котором изготовитель наматывал первичный провод.
5. Наденьте обжимные клеммы или клеммы-«крокодилы» на концы сварочного кабеля. Заизолируйте все соединения.
6. Выполните разрыв в сетевом кабеле, установите в нем выключатель или более сложную управляющую цепь при наличии соответствующих навыков.
7. Подключите сетевой кабель к первичной обмотке (обычно там уже имеются парные клеммы). Заизолируйте все соединения.
8. Соберите рабочий орган в виде щипцов с наконечниками или «неплавящегося электрода». Подключите к нему клеммы сварочного кабеля.

На этом процесс сборки аппарата завершен. Увидеть его наглядно, а также ознакомиться с особенностями работы прибора можно в видео:

Об управлении прибором

В простейшем случае для включения самодельного сварочного аппарата для точечной сварки достаточно одной кнопки без фиксации. Замыкая цепь, она подает ток на первичную обмотку, которая формирует электрическое поле и наводит значительно больший ток во вторичной обмотке (сварочном кабеле).

Регулировать этот процесс можно, установив последовательно с кнопкой промышленный диммер или аналогичную конструкцию, собранную самостоятельно на тиристоре и переменном резисторе. Линейно изменяя напряжение на первичной обмотке, можно менять и характеристики наведенного тока. Если захочется дополнительно усложнить схему, можно ввести в нее таймер автоматического отключения, например, интервальный и/или по перегреву кабеля (тут понадобится датчик на терморезисторе).

В конечном счете при изготовлении точечного сварочного аппарата из микроволновки вы ограничены лишь собственными знаниями, навыками и фантазией. Главное – не забывайте о технике безопасности и средствах индивидуальной защиты.

Делаем сварочный аппарат из трансформатора от микроволновки

Устройство работает уже 5 лет, и между прочим хорошо работает, хотя использование СА не слишком часто. Трансформатор, из которого изготовлен сварочный аппарат, был выдран из неслабой микроволновой печи – как и вентилятор, который установлен для охлаждения обмоток. С трансформатора удалена вторичная обмотка, не затрагивая сетевую (описание технологии тут). Следующий шаг, который нужно сделать, намотка новой вторичной обмотки толстым кабелем (диаметром под 10 мм).

И трансформатор, и вентилятор прикручиваются к фанере. Перед трансформатором прикреплена доска с двумя отверстиями, через которые просунуты оба конца вторичной обмотки. Фанера – это ещё и своеобразный экран, который останавливает холодный воздух от места сварки. Рядом с трансформатором, как видно на фотографиях, использован таймер с регулировкой времени выключения питания.

Трансформатор включается с помощью педали ногой – тогда у оператора будут свободны обе руки для работы с электродами и деталью. Электроды изготовлены из медного стержня 8 мм, на который нарезана резьба. Кабельный зажим выполнен из разрезанной трубки из меди.

Сварочный аппарат в действии

Вентилятор начинает работать с того самого момента, как штекер вставлен в гнездо, поскольку трансформатор при работе стаёт очень горячий. Далее установим два электрода друг против друга, нажимаем на педаль, переключая напряжение на таймере, что дает ему еще некоторое время подавать на транс. Тут использован этот переключатель только для непреднамеренного длительного нажатия на педаль или нежелательной блокировки кнопки.

Поперечное сечение вторичной обмотки, точнее количество витков катушки, подбирайте экспериментально. При питании от 220 В он не выбивает предохранители (даже 10 А) и не вызывает моргание света в момент запуска.

Естественно напряжение сварки низкое и электроды можно брать голой рукой, но лучше одеть защитные перчатки, так как электроды от долгой работы нагреваются.

Мощность сварочного аппарата зависит от трансформатора – микроволновая печь имеет обычно 800-1200 ватт, так что чем больше трансформатор, тем лучше. При сварке создается большой ток – 1-2 кА и более при напряжении 1-8 В. Чем выше ток – тем лучше соединение, потому что время сварки очень короткое, а когда дело доходит до длительной сварки с низкой мощностью, получится почерневшее место.

Международный журнал научных разработок и исследований (IJSER)

Запрос статей

Международный журнал научных разработок и исследований (IJSER) предлагает авторам представить свои ценные исследовательские работы по новейшим технологическим вопросам. Международный журнал научной инженерии и исследований (IJSER) — это междисциплинарный журнал, который выходит ежемесячно.Это полностью реферируемый международный журнал с открытым доступом, посвященный теориям, методам и приложениям в различных областях техники и соответствующие исследования в области социальной работы, менеджмента, образования, сестринского дела, медицины, политологии и т. д. Это международный журнал, цель которого — способствовать постоянному развитию и исследованиям в различных областях. потоки науки, техники и менеджмента.

Отправить статью в IJSER

Подача онлайн: Нажмите здесь, чтобы разместить свою статью

Электронная почта для подачи: редактор.ijserin [at] gmail.com

Публикация статьи: Максимум 1 день

Допустимый язык: Только английский

Зоны охвата: Многопрофильный

Частота: 12 выпусков в год

Типы статей: Исследовательская статья, Обзорная статья, Информационная статья, Тематические исследования, Обзорные статьи, M.Tech / M.E / PhD Thesis

Цель и объем

Международный журнал научной инженерии и исследований (IJSER) нацелен на публикацию качественных исследовательских статей, чтобы помочь всему образовательному сообществу путем распространения оригинальных знаний.Международный журнал of Scientific Engineering and Research (IJSER) имеет группу исследователей и академиков, которые стремятся содействовать учебе и повышать способности, оказывая помощь в составлении высококачественных исследовательских работ через ассоциированная оценка. Международный журнал научной инженерии и исследований (IJSER) делает все возможное, чтобы гарантировать разнообразие в каждой публикуемой исследовательской статье. Мы публикуем статьи, в которых упор делается на подачу оригинальные и неопубликованные статьи, которые перед публикацией проходят критическую проверку.Статьи должны быть написаны на английском языке с соблюдением правил использования грамматики и терминологии.

Заявление об открытом доступе

Международный журнал научных разработок и исследований (IJSER) следует модели открытого доступа в качестве модели публикации. Эта модель обеспечивает немедленный, всемирный, беспрепятственный доступ к полному тексту исследовательских статей без требуя подписки на статьи, опубликованные в этом журнале.В этой модели расходы на публикацию покрываются Автором / Авторским учреждением или Исследовательскими фондами. Публикуемые материалы находятся в свободном доступе для всех заинтересованные онлайн-читатели. В то же время авторы, которые публикуются в International Journal of Scientific Engineering and Research (IJSER), сохраняют за собой авторские права на свои статьи.

3ders.org — СВЧ-сварка может сделать межслойные связи в деталях, напечатанных на 3D-принтере, более прочными, говорят исследователи Texas A&M

20 июля 2017 г. | Автор Бенедикт

Исследователи из Техасского университета A&M говорят, что они открыли способ сделать детали, напечатанные на 3D-принтере, более прочными и более полезными для реальных приложений.Метод включает склеивание слоев детали, напечатанной на 3D-принтере, в микроволновой печи с использованием композитов углеродные нанотрубки и полимера.

Большинство пользователей 3D-принтеров используют микроволновые печи для разогрева карманов для пиццы между заданиями печати. Но для группы исследователей из Техасского университета A&M печи, генерирующие волны, играют гораздо более важную роль: укрепляют связи между слоями печати.

Брэндон Суини, докторант факультета материаловедения и инженерии Texas A&M, недавно объединился со своим научным руководителем доктором Дж.Мика Грин, чтобы разработать новый способ усиления деталей, напечатанных на 3D-принтере. В этом методе используются традиционные концепции сварки, но они применяются к ультратонким слоям 3D-печатного объекта.

Интерес Суини к 3D-печати возник в довольно неожиданном месте: в лаборатории армейских исследований на Абердинском полигоне в Мэриленде, где раньше работал докторант.

«Я смог увидеть удивительный потенциал этой технологии, например, то, как она ускорила наше производство и позволила воплотить наши САПР-проекты в жизнь в считанные часы», — сказал недавно Суини своему университету.«К сожалению, мы всегда знали, что эти части недостаточно прочные, чтобы выжить в реальных приложениях».

Но вместо того, чтобы заставить его отойти от аддитивного производства, отказ некоторых печатных деталей вдохновил Суини посвятить весь исследовательский проект 3D-печати.

«Я знал, что почти вся отрасль сталкивается с этой проблемой», — сказал Суини. «В настоящее время прототипы деталей можно напечатать на 3D-принтере, чтобы увидеть, подойдет ли что-то под определенный дизайн, но на самом деле их нельзя использовать для других целей.”

Столкнувшись с этим очевидным тупиком, Суини вступил в диалог с Грином и доктором Мохаммедом Саедом, доцентом кафедры электротехники и компьютерной инженерии Техасского технологического университета.

Вместе трио решило изучить возможность использования микроволн для сваривания слоев деталей, напечатанных на 3D-принтере. Не микроволновые печи просто расплавили бы пластик деталей, напечатанных на 3D-принтере, но исследователи полагали, что микроволны можно использовать для выборочного связывания более слабых участков объекта, напечатанного на 3D-принтере, при сохранении его общей структуры.

«Мы поняли, что нам нужно заимствовать концепции, которые традиционно используются для сварки деталей вместе, где вы использовали бы точечный источник тепла, такой как горелка или сварочный аппарат TIG, чтобы соединить стык частей вместе», — Суини объяснил. «Вы не расплавляете всю деталь, а просто нагреваете там, где вам нужно».

С помощью специального материала Суини и его команда действительно смогли направить тепло туда, где они нуждались. В их уникальном процессе тонкий слой композита из углеродных нанотрубок помещается на внешнюю сторону пластиковой нити для 3D-печати, в конечном итоге «внедряясь на стыках всех пластиковых нитей» при печати.

Когда напечатанная на 3D-принтере деталь с углеродным наполнением готова, ее помещают в сложную микроволновую печь. Затем его температура контролируется инфракрасной камерой.

В исследовательской статье, документирующей это исследование, Суини пишет, что «показано, что микроволновое излучение улучшает прочность сварного шва на излом на 275%», — значительное увеличение, которое, по мнению докторантов, «откроет совершенно новые возможности для проектирования аддитивного производства».

Технология лицензирована местной компанией Essentium Materials и ожидает патента.Исследователи полагают, что если они смогут получить этот патент и коммерциализировать процесс, технология, вдохновленная сваркой, может быть использована практически во всех отраслях, где используется 3D-печать.

«Если вы инженер и действительно заботитесь о механических свойствах того, что вы делаете, то в идеале это должно быть на каждом принтере в этой категории», — подстрекал Суини.

Это исследование было недавно опубликовано в Science Advances под названием «Сварка композитов углеродных нанотрубок и полимеров с трехмерной печатью с помощью локально индуцированного микроволнового нагрева.”

Опубликовано в Приложение для 3D-печати

Может быть вам еще понравится:

Сварка композитов из углеродных нанотрубок и полимеров, напечатанных на 3D-принтере, с помощью локально индуцированного микроволнового нагрева

Резюме

Пленки CNT / PLA, полученные горячим прессованием, и электрические характеристики

Термометрия микроволнового нагрева для горячепрессованных пленок

COMSOL

Реакция нагрева как функция толщины

Связывание термопластических поверхностей с помощью микроволн

Метод покрытия нитями

Реакция на нагрев покрытых нитей

3D-печать тестовых образцов на разрыв ASTM D1938

Микроволновое воздействие образцов на растяжение

Метод испытания прочности на излом (разрыв брюк) режима III

Результаты испытаний прочности на излом (разрыв брюк) режима III

таблица S1.Детали измерения проводимости постоянного тока.

таблица S2. Свойства материалов, используемые в расчетах COMSOL.

стол S3. Свойства материала нити PLA.

рис. S1. Диэлектрические измерения с использованием держателя образца, помещенного между двумя коаксиальными линиями передачи.

рис. S2. Диэлектрические свойства переменного тока, включая действительную часть относительной диэлектрической проницаемости, тангенс угла потерь и проводимость переменного тока.

рис. S3. Скриншоты тепловизионных изображений FLIR горячих прессованных пленок PLA после 30 с нагрева при 15 Вт.

рис. S4. Максимальная температура в зависимости от времени для различных весовых процентов УНТ в волноводе, мощность микроволн 15 Вт.

рис. S5. Геометрия, используемая в моделировании COMSOL.

рис. S6. Данные дифференциальной сканирующей калориметрии PLA.

рис. S7. Прогнозы моделирования COMSOL для температуры (средней) в зависимости от времени для всех образцов.

рис. S8. Установка для нанесения напылением пленок PLA, описанная в разделе «COMSOL».

рис. S9. СВЧ-отклик пленок PLA, покрытых распылением 10 мас.% MWCNT (что количественно определяется средней температурой пленки при 30 с), в зависимости от толщины пленки.

рис. S10. Напряжение в зависимости от деформации для образцов, работающих на сдвиг внахлест.

рис. S11. Покрытие ванны внутренний вид.

рис. S12. Изображение под микроскопом 1,75-миллиметровой нити принтера с покрытием УНТ.

рис. S13. Изображение под микроскопом покрытой нити после выдавливания из сопла 0,5 мм.

рис. S14. Схема для расчета толщины покрытия.

рис. S15. Массив нитей PLA с покрытием, приклеенный к полимерной пленке.

рис. S16. FLIR-изображение нагрева пучка волокон с покрытием в волноводе и соответствующее моделирование в COMSOL нагрева пучка волокон в волноводе.

рис. S17. Настольный 3D-принтер Stacker 500.

рис. S18. Сопло принтера укладчика показывает теплоотвод.

рис. S19. Образец нарезки и предварительный просмотр с помощью G-кода прямоугольных образцов отрыва.

рис. S20. Камера FLIR расположена над волноводом для прямого измерения температуры образца во время воздействия микроволн.

рис. S21. СВЧ-дроссельная трубка, предназначенная для ослабления и сдерживания микроволновой энергии, но при этом позволяющая непосредственно наблюдать за образцом.

рис.S22. Максимальная температура в зависимости от времени для всех пяти образцов LIRF.

рис. S23. Нагрузочная рама Instron 5944, используемая для испытаний на растяжение и разрыв.

рис. S24. Увеличенный вид образца, зажатого в раме растягивающей нагрузки.

рис. S25. Изображение образца для испытания на разрыв в оптическом микроскопе, просматриваемое с ребра, для определения средней толщины линии сварного шва.

рис. S26. Сопротивление прочности на разрыв при испытании на разрыв и результаты растяжения для объемной пленки PLA.

рис. S27. Сопротивление прочности на разрыв при испытании на отрыв и результаты растяжения для аккуратно напечатанного PLA.

рис. S28. Сопротивление прочности на разрыв при испытании на разрыв и растяжение для PLA с покрытием из УНТ.

рис. S29. Результаты испытаний прочности на разрыв при испытании на разрыв и растяжение для образцов PLA с покрытием из УНТ и сваркой методом LIRF.

рис. S30. Результаты испытаний на разрыв при испытании на разрыв для каждого типа образцов.

рис. S31. Сопротивление прочности на разрыв при испытании на отрыв и результаты растяжения при изменении температуры сопла.

рис. S32. Изображение с помощью оптического микроскопа поверхности разрушения при испытании на разрыв объемного горячепрессованного образца PLA (четко видны сужения и трещины).

рис. S33. Изображение под оптическим микроскопом поверхности излома при испытании на разрыв аккуратного контрольного образца из PLA, напечатанного на 3D-принтере (сужения и трещины отсутствуют; вместо этого наблюдается чистая поверхность излома).

рис. S34. Изображение с помощью оптического микроскопа поверхности разрушения при испытании на разрыв для образца, сваренного методом LIRF (четко видны сужения и трещины).

рис. S35. Изображение с помощью оптического микроскопа поверхности разрушения при испытании на разрыв для образца, сваренного методом LIRF (четко видны сужения и трещины).

рис.S36. СЭМ-изображение поверхности излома при испытании на разрыв аккуратных образцов слезы, напечатанных на 3D-принтере из PLA.

рис. S37. СЭМ-изображение поверхности излома при испытании на разрыв аккуратных образцов слезы, напечатанных на 3D-принтере из PLA.

рис. S38. СЭМ-изображение поверхности излома при испытании на разрыв аккуратных образцов слезы, напечатанных на 3D-принтере из PLA.

рис. S39. СЭМ-изображение поверхности излома при испытаниях на разрыв для аккуратных образцов слезы, напечатанных на 3D-принтере из PLA.

рис. S40. СЭМ-изображение поверхности излома для испытаний на разрыв для образцов из PLA, сваренных методом LIRF, напечатанных на 3D-принтере (четко видны сужения и трещины).

рис. S41. СЭМ-изображение поверхности излома при испытаниях на разрыв для испытаний на разрыв, полученных методом LIRF-сварки и 3D-печати из PLA.

рис. S42. СЭМ-изображение поверхности излома для испытаний на разрыв для образцов из PLA, сваренных методом LIRF, напечатанных на 3D-принтере (четко видны сужения и трещины).

Tuu Барбекю жаростойкие перчатки для гриля Перчатки для сварки в микроволновой печи Прихватки для духовки и прихватки для духовки psychoology.iresearchnet.com

Tuu BBQ Grilling Термостойкие перчатки Перчатки для сварки в микроволновой печи, Устойчивые перчатки Перчатки для сварки в микроволновой печи Tuu BBQ Grilling Heat, Tuu BBQ Grilling Термостойкие перчатки Перчатки для сварки в микроволновой печи (H): Одежда и аксессуары, Эксклюзивно в Интернете, Модные товары приливного потока, Оптовая торговля Интернет, Быстрая доставка, Выпущен последний всплеск рекламных акций !, Термостойкие перчатки Сварочные перчатки для микроволновой печи Tuu BBQ Grilling.

Термостойкие перчатки для гриля Tuu BBQ Перчатки для сварки в микроволновой печи

Артикул: PS53866595

машинная стирка, Духовка, ASIN: B07K9F6HZ5, Термостойкие рукавицы ❤️Acmind оснащены силиконовыми захватами для пищевых продуктов, чтобы уменьшить скольжение ваших рук и выдержать высокую температуру и многократное использование, камин или дровяную печь или сварочные перчатки. Термостойкие перчатки Tuu BBQ Grilling Перчатки для сварки в микроволновой печи, ❤️ Количество: 1PC, ❤️ Пол: унисекс. Отдел: женские, арамидные, перчатки для гриля, которые легко чистить. Подробная информация о продукте снята с производства. Производитель: No.Изображение может не отражать реальный цвет изделия. Термостойкие перчатки Tuu BBQ Grilling Перчатки для сварки в микроволновой печи, барбекю-гриль, ❤️Изготовлены из устойчивого к порезам волокна CE-Level 3, поэтому вы можете продолжать работать с ножами или острыми предметами, удерживая горячие кастрюли и сковороды или сваривая горячие металлы. Пожалуйста, покупайте его осторожно: Одежда и аксессуары. Если вы помните о разнице, термостойкие рукавицы Acmind оснащены силиконовыми захватами для пищевых продуктов, чтобы уменьшить скольжение рук и выдержать высокую температуру и многократное использование. ❤️ Используйте как, H,: Одежда и аксессуары, ❤️ Материал: арамид, Может даже использоваться в качестве подставки под горячее для защиты столешниц или столов, Кулинария, ❤️Перчатки для духовки закрывают запястье из-за 5-дюймовой длины запястья, Безопасно упакованы в пузырчатую сумку, ❤️Особенности:, 16 2018, ❤️-возможны отклонения на 1-3 см из-за ручного измерения.❤️Перчатки для духовки закрывают запястье из-за 5-дюймовой длины запястья. Может даже использоваться в качестве подставки под горячее для защиты столешниц или столешниц. ❤️ Повод: барбекю на открытом воздухе, ❤️Примечание: перчатки для гриля, которые легко чистить, камин, дровяная печь или сварочные перчатки. ❤️, ❤️Используйте как прихватки для духовки. НЕТ розничной коробки, ❤️- Из-за разного дисплея и разного освещения, ❤️, ❤️ Содержимое упаковки:, ❤️- Из-за разных партий производства, ❤️ Перчатки 1PC, Гриль для барбекю, Выпечка, Спасибо за понимание, ❤️Сделано с уровнем CE 3 устойчивых к порезам волокна, поэтому вы можете продолжать работать с ножами или острыми предметами, удерживая горячие кастрюли и сковороды или сваривая горячие металлы, можно стирать в машине, дата выпуска: ноябрь, ❤️Пожалуйста, позвольте 1-3 см отличаться из-за ручного измерения, детали продукта могут быть немного другим.H.

Термостойкие перчатки Tuu BBQ для гриля Перчатки для микроволновой печи, перчатки Термостойкие перчатки Tuu BBQ для гриля Термостойкие перчатки Tuu BBQ для гриля Термостойкие перчатки для микроволновой печи.

Патент США на методы и устройство для микроволновой сварки тканей для закрытия раны Патент (Патент № 8,388,613, выданный 5 марта 2013 г.)

Описанное здесь изобретение было частично создано служащими правительства Соединенных Штатов, а частично — при выполнении работ по контракту с НАСА в соответствии с положениями раздела 305 Национального закона о аэронавтике и космосе. от 1958 г., Публичный закон 85-568 (72 Stat.435; 42 U.S.C. 2457). Изобретение может быть произведено и использовано Правительством Соединенных Штатов и для них в правительственных целях без выплаты каких-либо лицензионных отчислений за это или в связи с этим.

1. Область изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения в основном относятся к способам и устройству для пайки биологических тканей. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам и устройству для микроволновой пайки биологических тканей.

2. Описание предшествующего уровня техники

Медицинские процедуры и экстренное реагирование часто требуют соединения двух отдельных частей биологической ткани, чтобы способствовать заживлению ран или слиянию частей биологической ткани. Кроме того, многие процедуры требуют соединения протеза с биологической тканью внутри тела. Эти процедуры могут быть выполнены с использованием обычных швов, скобок или более новых методов восстановления биологических тканей без наложения швов. Однако обычные методы наложения швов и скоб требуют много времени, а швы и скобки вводят инородные материалы в биологическую ткань, повышая риск инфекции или неблагоприятной иммунологической реакции.Наложение швов также нарушает нормальный рост и клеточную организацию биологической ткани и увеличивает риск образования рубцовой биологической ткани, которая может нарушить функцию нативной биологической ткани. Кроме того, рубцовая биологическая ткань может создавать нежелательные неровности на коже. Швы могут образовывать неполное уплотнение, оставляя зазоры, которые могут протекать и вызывать осложнения.

Кроме того, новые методы восстановления биологических тканей без наложения швов обычно выполняются с помощью лазеров, которые трудны в использовании и часто дают ограниченные воспроизводимые результаты.Сварка биологических тканей с помощью лазера — это метод восстановления биологических тканей без швов, который в настоящее время находится в стадии разработки. Однако для систем лазерной сварки обычно требуется система охлаждения. Система охлаждения часто бывает сложной и громоздкой. Громоздкая система охлаждения препятствует использованию обычных систем лазерной сварки в аварийных ситуациях. Кроме того, системы лазерной сварки сложны в использовании и требуют обширного обучения. Таким образом, устройства для лазерной сварки тканей подвержены ошибкам и требуют точных припоев одинаковой глубины для достижения герметичности и предотвращения повреждения тканей.

Следовательно, существует потребность в улучшенных системах и способах сварки тканей, которые были бы переносными, надежными и обеспечивали бы повторяемые результаты.

Предложены способы и устройство для соединения вместе биологических тканей. По меньшей мере, в одном конкретном варианте осуществления способ соединения биологических тканей вместе может включать нанесение биологического припоя на рану. На биологический припой может быть нанесен барьерный слой. Антенна может быть расположена в непосредственной близости от барьерного слоя.Импеданс антенны можно согласовать с импедансом раны. Микроволны от генератора сигналов могут передаваться через антенну для сваривания двух или более частей раны вместе. Мощность микроволн можно регулировать с помощью схемы управления, расположенной между антенной и генератором сигналов.

По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления способ соединения биологических тканей вместе может включать нанесение биологического припоя на рану. На биологический припой может быть нанесен барьерный слой.Антенна может быть расположена в непосредственной близости от барьерного слоя. Импеданс антенны можно согласовать с импедансом раны. Микроволны от генератора сигналов могут передаваться через антенну для сваривания двух или более частей раны вместе. Мощность микроволн можно регулировать с помощью схемы управления, расположенной между антенной и генератором сигналов. Волноводный соединитель, подключенный между усилителем мощности и антенной, может измерять прямую (излучаемую) мощность и мощность, отраженную от антенны.Это средство для обеспечения правильного согласования импеданса антенны и ткани.

По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления способ соединения биологических тканей вместе может включать нанесение биологического припоя на рану. На биологический припой может быть нанесен барьерный слой. Антенна может быть расположена в непосредственной близости от барьерного слоя. Импеданс антенны можно согласовать с импедансом раны. Микроволны могут передаваться от генератора сигналов через антенну для сваривания двух или более частей раны вместе.Мощность микроволн можно регулировать с помощью схемы управления, расположенной между антенной и генератором сигналов. Выходную мощность антенны можно измерить с помощью монитора мощности, подключенного к антенне. Мощность, отраженная обратно в антенну, может быть измерена с помощью монитора отраженной мощности, подключенного к антенне. Импеданс антенны следует отрегулировать для лучшего согласования с импедансом ткани, когда соотношение между выходной мощностью и отраженной мощностью меньше или равно примерно 5 децибелам.

Таким образом, чтобы можно было подробно понять вышеизложенные признаки настоящего изобретения, более конкретное описание изобретения, кратко изложенное выше, может быть дано со ссылкой на варианты осуществления, некоторые из которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типичные варианты осуществления этого изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку изобретение может допускать другие не менее эффективные варианты осуществления.

РИС. 1 изображает схематический вид иллюстративной системы микроволновой сварки согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.

РИС. 2 изображает вид в разрезе иллюстративной антенны, подключенной к волноводу, согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.

РИС. Фиг.3 изображает схематический вид иллюстративной системы микроволновой сварки, соединяющей два отдельных куска биологической ткани на ране вместе в соответствии с одним или несколькими описанными вариантами осуществления.

Теперь будет предоставлено подробное описание.Каждая из прилагаемых пунктов формулы изобретения определяет отдельное изобретение, которое в целях нарушения прав признается как включающее эквиваленты различных элементов или ограничений, указанных в формуле изобретения. В зависимости от контекста все приведенные ниже ссылки на «изобретение» могут в некоторых случаях относиться только к определенным конкретным вариантам осуществления. В других случаях будет понятно, что ссылки на «изобретение» будут относиться к предмету, изложенному в одном или нескольких, но не обязательно во всех пунктах формулы изобретения. Каждое из изобретений теперь будет описано более подробно ниже, включая конкретные варианты осуществления, версии и примеры, но изобретения не ограничиваются этими вариантами осуществления, версиями или примерами, которые включены, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники сделать и использовать изобретения, когда информация в этом патенте сочетается с доступной информацией и технологиями.

РИС. 1 изображает схематический вид иллюстративной системы микроволновой сварки , 100, согласно одному или нескольким вариантам осуществления. Система микроволновой сварки , 100, может использоваться для соединения или сваривания двух или более отдельных кусочков биологических тканей раны или разреза вместе. Соответственно, система микроволновой сварки , 100, может использоваться для закрытия ран или разрезов. Система для микроволновой сварки , 100, также может снизить инфекцию или вероятность инфицирования раны или вокруг нее.Система микроволновой сварки также может восстановить исходную прочность на разрыв свариваемой биологической ткани. Раны могут быть поверхностными ранами, глубокими ранами, ранами органа или другими повреждениями биологической ткани. Например, микроволновая сварочная система , 100, может использоваться для соединения или сварки двух или более кусков кожи вместе.

Система микроволновой сварки , 100, может включать в себя генератор микроволнового сигнала или («микроволновый генератор») 110 , связанный с антенной , 145, , которая может содержать множество антенн.СВЧ-генератор также может включать в себя схему управления («усилитель переменной мощности») , 120, , волноводный элемент связи , 130, и волновод , 140, . Выходная мощность системы , 100, микроволновой сварки может изменяться с помощью усилителя , 120, переменной мощности, который может быть расположен между антенной , 145, и микроволновым генератором , 110, . Как показано, антенна , 145, может быть подключена к усилителю переменной мощности , 120, через волноводный элемент связи , 130, и волновод , 140, .Система для микроволновой сварки , 100, также может включать в себя монитор , 150, выходной или прямой мощности и монитор 160 отраженной мощности, которые связаны с антенной , 145, и микроволновым генератором , 110, .

СВЧ-генератор , 110, может включать в себя источник сигнала малой мощности, который может управлять усилителем мощности для обеспечения выходного сигнала высокой мощности. Микроволновый генератор , 110, может создавать или генерировать желаемые микроволновые частоты в диапазоне от примерно 2 гигагерц («ГГц») до примерно 40 ГГц.Например, микроволновый генератор , 110, может воспроизводить частоты S-диапазона, C-диапазона и Ka-диапазона. Для лечения разных типов ран можно использовать разные частоты. Например, неглубокая рана может быть обработана более коротковолновыми частотами Ka-диапазона, в то время как более глубокая рана может потребовать более длинных волн, таких как частоты S-диапазона и / или C-диапазона. Кроме того, частоты Ka-диапазона могут очищать рану, например убить по крайней мере часть любых бактерий, присутствующих в ране или около нее, что может снизить вероятность возникновения инфекций в ране или вокруг нее.

Генератор микроволнового сигнала , 110, может быть или включать в себя одночастотный источник, такой как генератор Ганна или какой-либо другой источник частоты, который может управлять усилителем переменной мощности , 120, . Усилитель , 120, переменной мощности может включать в себя схему для управления и изменения входного сигнала амплитуды возбуждения в усилитель , 120, переменной мощности. Управление обратной связью может получать информацию, например автоматически, из монитора прямой мощности 150 и монитора отраженной мощности 160 .Уровни выходной излучаемой мощности можно изменять или изменять при сохранении заданной рабочей частоты.

Волновод 140 может обеспечивать питание антенны 145 от усилителя переменной мощности 120 . Волновод , 140, может быть или включать в себя коаксиальный кабель или гибкий волновод. Например, волновод , 140, для S-диапазона и / или C-диапазона может быть коаксиальным кабелем, а волновод , 140, для Ka-диапазона может быть гибким волноводом.Иллюстративный волновод , 140, обсуждается и описывается в патенте США No. № 7 132 909, который включен сюда в качестве ссылки. Один или несколько диэлектрических материалов могут быть расположены внутри (1) волновода , 140, рядом с антенной 145 ; и / или (2) антенна 145 . Диэлектрический материал может управлять импедансом на входе в антенну , 145, . Таким образом, правильный выбор диэлектрического материала может гарантировать заранее определенное правильное согласование импеданса с антенной , 145, .

Волновод , 140, может быть подключен или присоединен к усилителю переменной мощности , 120, и / или антенне , 145, с помощью волноводного соединителя 130 . Волноводный элемент связи , 130, может использоваться для выборки или контроля выходного сигнала («прямой мощности») на антенну 145 . Волноводный элемент связи , 130, также можно использовать для выборки или контроля мощности, отраженной антенной , 145, («отраженная мощность»). Мониторинг прямой мощности и / или отраженной мощности может гарантировать наличие заранее определенного или заранее определенного приемлемого соответствия импеданса между апертурой антенны , 145, и импедансом, проявляемым свариваемой раной или тканью.Мониторинг прямой мощности и / или отраженной мощности также может обнаруживать изменения прямой мощности и / или отраженной мощности, которые могут указывать на завершение процесса сварки. Например, когда белковый припой связывает ткань вместе с помощью сварки, отраженная мощность может измениться, что может указывать на завершение процесса сварки. Однако волноводный элемент связи является дополнительным компонентом, так как мониторинг прямой мощности и / или отраженной мощности не является обязательным.

Импеданс антенны , 145, может быть адаптирован для соответствия импедансу раны и ткани, окружающей рану, путем регулировки электрического импеданса антенны 145 .Электрический импеданс через антенну , 145, можно регулировать путем изменения диэлектрического материала внутри антенны , 145, , изменения площади поперечного сечения апертуры антенны , 145, и / или изменения пространственного распределения диэлектрического материала. Антенна 145 может направлять микроволны на рану. Антенна , 145, может быть подключена к концу волновода 140 . Например, антенна , 145, может быть рупорной антенной, подключенной к волноводу , 140, , или уменьшенной апертурой, сформированной в волноводе , 140, .Антенны разного размера или типа 145 можно использовать для разных типов ран. Например, длинная антенна , 145, может использоваться для сварки двух отдельных частей биологической ткани внутренней раны вместе, а короткая антенна 145, может использоваться для сварки двух отдельных частей биологической ткани на поверхности, намотанной вместе. Одна из причин для изменения выходного сопротивления антенны , 145, может заключаться в согласовании импеданса антенны , 145, с импедансом раны и ткани, окружающей рану.Когда импедансы антенны , 145, и раны / окружающей ткани совпадают, мощность, передаваемая от антенны , 145, в рану / окружающую ткань, может быть максимизирована.

Выходная мощность усилителя с регулируемой мощностью , 120, может быть изменена или отрегулирована, что может зависеть, по меньшей мере частично, от глубины и размера свариваемой раны. Усилитель , 120, переменной мощности может включать в себя один или несколько усилителей, один или несколько регулируемых аттенюаторов и другое оборудование для увеличения выходной мощности.Усилитель , 120, переменной мощности может увеличивать или регулировать выходную микроволновую мощность, регулируя амплитуду выходной мощности усилителя , 120, мощности. Усилитель переменной мощности , 120, может быть аналоговой или цифровой схемой. Усилитель , 120, переменной мощности может быть связан с одной или несколькими системами управления (не показаны), которые могут регулировать выходную мощность на основе данных измерений монитора , 150, прямой мощности и / или монитора , 160, отраженной мощности.

Устройство контроля мощности в прямом направлении , 150, может быть подключено или соединено с волноводом 140 с помощью волноводного соединителя 130 . Волноводный ответвитель , 130, может быть направленным ответвителем. Измеритель мощности вперед , 150, может быть цифровым или аналоговым измерителем мощности. Монитор , 150, передней мощности может включать в себя один или несколько первых датчиков или головок , 155, . Индивидуальный первый датчик , 155, может быть или включать в себя датчик термопары, датчик крутящего момента, датчик мощности на основе термистора, датчик на основе диода, микроволновый калориметр, болометр, квазиоптический импульсный микроволновый датчик, электронный луч. датчик на основе, или датчик на основе эффекта Холла.Можно использовать несколько комбинаций первого датчика , 155, . Монитор мощности в прямом направлении , 150, может отображать выходную мощность антенны , 145, в децибелах относительно 1 милливатта («дБмВт») или децибелах относительно 1 ватта («дБВт»).

Монитор мощности отраженной волны , 160, может быть подключен или соединен с волноводом , 140, с помощью волноводного соединителя , 130, и сконфигурирован для измерения или отслеживания мощности, отраженной обратно в антенну 145 .Монитор отраженной мощности , 160, может быть любым цифровым или аналоговым измерителем мощности РЧ. Монитор , 160, отраженной мощности может иметь один или несколько вторых датчиков или головок , 165, . Отдельный второй датчик , 165, может быть или включать в себя датчик термопары, датчик крутящего момента, датчик мощности на основе термистора, датчик на основе диода, микроволновый калориметр, болометр, квазиоптический импульсный микроволновый датчик, датчик на основе электронного луча. датчик или датчик на основе эффекта Холла.Можно использовать несколько комбинаций второго датчика , 165, . Монитор , 160, отраженной мощности может отображать мощность, отраженную обратно в антенну 145 , в дБмВт или дБВт.

РИС. 2 показан вид в разрезе иллюстративной антенны 145 , подключенной к волноводу 140 , согласно одному или нескольким вариантам осуществления. Волновод , 140, и / или антенна , 145, может включать в себя расположенный в нем диэлектрический материал 240 .Отверстие , 215, может быть выполнено в конце антенны , 145, . Антенна 145 может излучать микроволны 260 через апертуру 215 .

Волновод 140 может быть изготовлен из любого подходящего материала. Иллюстративные материалы могут включать, но не ограничиваются ими, золото, серебро, медь, алюминий, нержавеющую сталь, другие металлы или их сплавы. Волновод , 140, может иметь различные формы поперечного сечения.Например, форма поперечного сечения волновода , 140, может быть прямоугольной, круглой или эллиптической. Площадь поперечного сечения и форма волновода , 140, могут быть изменены или отрегулированы для регулировки или изменения импеданса антенны , 145, . Волновод , 140, может использоваться для направления или управления направлением излучаемых из него микроволн , 260, . Микроволны , 260, могут излучаться из апертуры , 215, , сформированной в антенне , 145, , и могут быть направлены в целевое местоположение, такое как рана.

Диэлектрический материал 240 может быть или включать твердые диэлектрики, такие как порошки, фарфоровое стекло, стекловолокно и пластик. Диэлектрический материал , 240, , расположенный внутри антенны , 145, , может согласовывать импеданс антенны с импедансом раны и ткани, окружающей рану, что, в свою очередь, может максимизировать передачу мощности от антенны , 145, к ране. Диэлектрический материал , 240, также может позволять или позволять размеру и форме антенны , 145, изменяться в соответствии с характеристиками конкретной раны.Например, размер апертуры 215 , сформированной в антенне 145 , может быть уменьшен для более низких частот, например S-диапазон и C-диапазон по сравнению с размером апертуры 215 при использовании более высоких частот. Изменение размера, формы, количества (то есть множества антенн) или любой комбинации антенны 145 и / или сформированной в ней апертуры 215 может обеспечить систему микроволновой сварки 100 (см. Фиг.1) способны более эффективно облучать раны разных типов и размеров.

Апертура 215 , сформированная в антенне 145 , может быть сформирована из волновода 140 или внутри него, или, как показано, может быть сформирована в антенне 145 . Отверстие , 215, может иметь любую подходящую форму поперечного сечения. Например, форма поперечного сечения отверстия , 215, может быть прямоугольной, круглой или эллиптической. Отверстие , 215, может иметь площадь поперечного сечения в диапазоне от минимума примерно 1 см, примерно 2 см или примерно 3 см до максимального значения примерно 8 см, примерно 10 см или примерно 12 см.В одном или нескольких вариантах осуществления отверстие , 215, может иметь регулируемую площадь поперечного сечения. Конкретный размер и форма апертуры , 215, могут зависеть, по меньшей мере частично, от рабочей частоты, от того, расположен ли диэлектрический материал , 240, внутри антенны, и / или других факторов. Микроволны 260 могут излучать из апертуры 215 .

Импеданс антенны 145 можно согласовать с импедансом раны путем изменения или управления формой и размером антенны 145 , апертуры 215 и / или диэлектрического материала и его конфигурации в пределах Антенна 145 .Например, изменение площади поперечного сечения апертуры , 215, может увеличивать или уменьшать импеданс антенны , 145, . Импеданс антенны , 145, также можно согласовать с импедансом раны путем изменения или управления типом и количеством диэлектрического материала 240 , расположенного внутри антенны 145 рядом с отверстием 215 и / или внутри волновод 140 рядом с антенной 145 .Волновод 140 и антенна 145 могут использоваться для направления микроволн 260 к ране, а микроволны 260 могут излучаться от антенны 145 через апертуру 215 .

РИС. 3 изображает схематический вид иллюстративной системы микроволновой сварки, соединяющей два отдельных куска биологической ткани на ране вместе в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Система для микроволновой сварки , 300, может быть аналогична системе , 100, для микроволновой сварки, обсужденной и описанной выше со ссылкой на фиг.1 и 2. Система микроволновой сварки , 300, может дополнительно включать в себя один или несколько процессоров , 310, , связанных с устройством контроля прямой мощности , 150, , устройством контроля отраженной мощности , 160, и усилителем переменной мощности , 120, . Усилитель с регулируемой мощностью , 120, может включать в себя предусилитель , 320, , усилитель мощности , 340, и регулируемый аттенюатор , 330, .

Рана 355 показана на руке 350 , но она может быть где угодно на теле.Рана также может быть локализована на животном любого размера, таком как грызун, собака или лошадь. Кроме того, раны, расположенные внутри или на органах тела, таких как селезенка или печень, можно сваривать с помощью системы микроволновой сварки 300 . Биологический припой 370 можно нанести на рану 355 , а барьерный слой 360 можно расположить вокруг биологического припоя 370 . В одном или нескольких вариантах реализации микросферы 375 могут быть расположены в ране 355 .Микросферы , 375, могут быть расположены стратегически или случайным образом внутри раны , 355, .

Предварительный усилитель , 320, может быть устройством с низким коэффициентом усиления и низким энергопотреблением, которое может помочь согласовать выход микроволнового генератора , 110, с входом усилителя мощности , 340, . Предварительный усилитель , 320, может увеличивать мощность микроволн , 260, , выходящих из антенны , 145, . Переменный аттенюатор , 330, может быть тройным аттенюатором, пи-аттенюатором, мостовым тройниковым аттенюатором, аттенюатором отражения или сбалансированным аттенюатором.Регулируемый аттенюатор , 330, может регулироваться для обеспечения регулировки уровня усиления микроволновой энергии, излучаемой усилителем мощности , 340, . Усилитель мощности , 340, может иметь фиксированное усиление и может увеличивать амплитуду микроволн, выходящих из регулируемого аттенюатора , 330, и проходящих через него, на установленную или заранее определенную величину. Усилитель мощности , 340, может быть усилителем на лампе бегущей волны (ЛБВ), клистронным усилителем или любым другим твердотельным СВЧ-усилителем.

Микросферы 375 могут контролировать глубину и место проникновения тепла в рану 355 . По существу, микросферы , 375, могут обеспечивать или служить в качестве механизма управления, чтобы гарантировать, что рана , 355, и окружающие ткани испытывают желаемую температуру и профиль нагрева. Слой микросфер , 375, может действовать как отражатель для микроволновой энергии, когда она распространяется через биологическую ткань, подобно металлической проволоке, покрывающей стеклянную дверцу микроволновой печи.Биологическая ткань нагревается как за счет поглощения микроволн , 260, биологической тканью, так и за счет теплопроводности через биологическую ткань в зависимости от времени в области перед слоем микросфер 375 . Нагрев биологической ткани за слоем микросфер 375 обеспечивается только за счет теплопроводности. Соответственно, слой микросфер 375 может уменьшать и контролировать глубину профиля температуры нагрева.

Микросферы 375 могут быть предварительно смешаны с биологическим припоем 370 или помещены / размещены внутри раны 355 перед нанесением биологического припоя 370 на рану 355 . Например, слой микросфер 375 может быть нанесен на дно раны 355 до нанесения биологического припоя 370 на рану 355 . Микросферы , 375, могут быть или включать полимер, инкапсулирующий или содержащий металлические или другие отражающие частицы.Отражающие частицы могут быть или включать материал, который может отражать электромагнитное излучение. Например, отражающие частицы могут отражать микроволны. Необязательно иметь непрерывный лист микросфер 375 для отражения падающей микроволновой энергии. Расстояние между микросферами , 375, может быть меньше длины волны излучаемой микроволновой энергии. Например, расстояние между микросферами, когда энергия Ka-диапазона направлена ​​в сторону раны, может быть меньше примерно 0.5 см.

Биологический припой 370 может быть размещен в, на или иным образом около раны 355 и нагрет микроволнами 260 для пайки или сварки биологической ткани раны 355 . Биологический припой 370 может состоять из одного или нескольких белков или включать их. Белки могут быть белками, полученными рекомбинантным или синтетическим путем, очищенными белками природного происхождения или их комбинацией.

В одном из вариантов реализации биологический припой 370 состоит из бычьего сывороточного альбумина («BSA»), смешанного со стерильной водой, полученной из системы Millipore Milli Q.В другом варианте биологический припой состоит из любого сывороточного альбумина, в том числе полученного от человека. Биологический припой 370 может включать от примерно 90 до примерно 100 мас.% BSA. Например, биологический припой 370 может включать 90-100 граммов BSA на 100 миллилитров («мл») стерильной воды. Биологический припой , 370, можно приготовить, поместив заранее определенное количество, например 90-100 граммов, BSA в стерильную коническую пробирку мл. В коническую пробирку можно добавить заранее определенное количество стерильной воды, например 100 мл, для образования раствора воды и BSA.Коническую трубку можно переворачивать с перерывами, например каждые 15 минут, для смешивания стерильной воды и BSA с получением смеси воды и BSA. В одном или нескольких вариантах смесь может быть помещена на механическую качалку. Механический качающийся рычаг может раскачивать коническую трубку, содержащую водную смесь BSA, от примерно 20 до примерно 40 раз в минуту, пока BSA не растворится при комнатной температуре, чтобы получить биологический припой 370 . Раствор может стоять при комнатной температуре в течение некоторого времени перед нанесением биологического припоя 370 на рану 355 .Биологический припой 370 можно хранить примерно 2 месяца при комнатной температуре без потери эффективности заживления ран.

Барьерный слой 360 может быть размещен или расположен вокруг биологического припоя 370 , чтобы отделить антенну 145 от биологического припоя 370 . Барьерный слой , 360, может включать марлю, полиэфирную пленку, пластиковый лист и т.п. Марля может состоять из биологически разлагаемого материала.Например, барьерный слой , 360, может быть полимерной пленкой или листом, продаваемым под торговой маркой MYLAR. Барьерный слой , 360, может обеспечивать нелипкий интерфейс между антенной , 145, и биологическим припоем 370 . Барьерный слой , 360, может также обеспечить способ введения биологически разлагаемого марлевого материала в припой, который может повысить прочность на разрыв биологического припоя 370 .

Отдельный процессор , 310, может быть центральным процессором («ЦП») или электронной схемой, способной выполнять заранее определенный набор инструкций.Отдельный процессор , 310, может иметь электронный носитель, такой как жесткий диск, который имеет компьютерные инструкции, связанные с выполнением определенных функций. Функции могут включать в себя, например, вычисление отношения выходной мощности от антенны 145, к мощности, отраженной обратно в антенну 145 ; выключение системы микроволновой сварки , 300, , если измеренная выходная мощность от антенны , 145, и мощность, отраженная обратно в антенну , 145, , выходит за пределы заданного диапазона; и / или регулировку регулируемого аттенюатора , 330, для увеличения выходной мощности антенны, если измеренная выходная мощность от антенны , 145, и мощность, отраженная обратно в антенну , 145, , выходит за пределы заранее определенного диапазона.Процессор , 310, может быть связан с микроволновым генератором , 110, , монитором прямой мощности , 150 , монитором отраженной мощности 160 , первым и вторым датчиками , 155, , 165, , усилителем переменной мощности. 120 или любое их сочетание.

Во время работы два или более кусочка биологической ткани раны 355 на части тела 350 могут быть сварены или соединены вместе с помощью сварочной системы 300 .Деталь тела 355 может быть любой частью тела. Например, рана 355 может представлять собой поверхностную рану, глубокую рану, разрывы кожи, разрывы кожи и внутренние органы, такие как печень, селезенка и почки, которые могут быть снова соединены вместе.

Рана 355 может быть подготовлена ​​к сварке путем введения микросфер 375 в рану 355 . Микросферы 375 могут быть введены в рану 355 , так что расстояние между микросферами 375 меньше половины длины волны микроволн 260 .В одном или нескольких вариантах реализации микросферы можно вводить или прикладывать ко дну раны 355 . Биологический припой 370 может быть введен в рану 355 после того, как микросферы 375 введены в рану 355 . Биологический припой 370 можно нанести на рану 355 с помощью шприца или другого аппликатора. Однородность и толщина биологического припоя 370 не обязательно должны быть точными, поскольку длина волны микроволн 260 такова, что микроволны 260 будут проникать через биологический припой 370 к двум отдельным частям биологической ткани. раны 355 независимо от толщины и / или однородности слоя биологического припоя 370 .В одном или нескольких вариантах реализации биологический припой 370 может включать микросферы 375 , и микросферы 375 не нужно будет наносить непосредственно на дно раны 355 . В другом варианте рану 355 можно лечить без использования микросфер 375 . Барьерный слой 360 может быть размещен вокруг биологического припоя 370 после того, как биологический припой 370 введен в рану 355 .Барьерный слой 360 может предотвратить прямой контакт антенны 145 с биологическим припоем 370 .

Импеданс антенны 145 может быть согласован или практически согласован с импедансом раны 355 и окружающей ткани. Импеданс раны 355 может зависеть от импеданса биологического припоя 370 и / или жидкостей, прилегающих к ране 355 .Импеданс раны 355 можно определить или рассчитать с использованием экспериментальных данных, общедоступных данных или иным образом. Импеданс антенны , 145, может быть согласован или по существу согласован с импедансом раны 355 путем выбора антенны 145 , имеющей предварительно выбранный импеданс, который по существу соответствует импедансу раны 355 ; регулировку диэлектрического материала 240 внутри волновода 140 и / или антенны 145 ; путем изменения площади поперечного сечения апертуры , 215, или волновода , 140, рядом с антенной 145 ; или любую комбинацию.Импеданс антенны , 145, можно регулировать с помощью диэлектрического материала через его микроволновые свойства, то есть диэлектрическую постоянную, проводимость и т. Д., А также за счет использования нескольких диэлектрических материалов, расположенных рядом друг с другом. Толщина этих различных диэлектрических материалов поможет определить импеданс антенны и размер ее апертуры.

В одном или нескольких вариантах импеданс антенны 145 может быть таким, что мощность, отраженная на антенне 145 , и выходная мощность антенны 145 равны, когда антенна 145 удалена от барьерный слой 360 или биологический припой 370 .Соответственно, антенна , 145, может быть сконфигурирована так, чтобы излучать от нее очень небольшую мощность до тех пор, пока она не будет находиться вблизи или в контакте с барьерным слоем 360 , биологическим припоем 370 или обоими.

Импеданс антенны 145 может быть таким, что антенна 145 должна касаться или находиться на предварительно выбранном расстоянии от раны 355 , биологического припоя 370 и / или барьерного слоя 360 для обеспечения оптимальной производительности системы микроволновой сварки 300 .Система микроволновой сварки , 300, может иметь оптимальную производительность, когда соотношение между выходной мощностью от антенны 145 и мощностью, отраженной на антенну , 145, , превышает примерно 5 децибел. Антенна 145 может быть сконфигурирована для обеспечения оптимальной производительности системы микроволновой сварки 300 при непосредственном контакте с барьерным слоем 360 или биологическим припоем 370 , и производительность системы микроволновой сварки 300 может ухудшиться. Так как антенна 145 перемещается от барьерного слоя 360 или биологического припоя 370 .Например, производительность системы микроволновой сварки , 300, может ухудшиться, когда антенна 145 находится на расстоянии более нескольких миллиметров от барьерного слоя 360 или биологического припоя 370 .

Микроволновая система 300 может быть включена, а усилитель переменной мощности 120 может быть отрегулирован для обеспечения предварительно выбранной выходной мощности антенны 145 после того, как полное сопротивление антенны 145 будет должным образом согласовано с импеданс раны 355 .Усилитель , 120, переменной мощности может быть отрегулирован для обеспечения предварительно выбранной выходной мощности от антенны 145 путем регулировки регулируемого аттенюатора , 330, . Антенна 145 может быть размещена рядом или на барьерном слое 360 после того, как будет установлена ​​выходная мощность от антенны 145 , до того, как будет установлена ​​выходная мощность антенны 145 , или одновременно с установкой выходной мощности. мощность антенны 145 .Микроволны , 260, могут передаваться от микроволнового генератора , 110, через антенну 145 , чтобы сварить два отдельных кусочка биологической ткани раны 355 вместе после того, как антенна 145 окажется рядом с барьерным слоем 360 .

Антенна 145 может передавать микроволны 260 на биологический припой 370 и два или более кусочка биологической ткани раны 355 при размещении рядом или непосредственно на барьерном слое 360 и / или биологический припой 370 .Чтобы гарантировать правильную работу антенны 145 , выходная мощность антенны 145 может контролироваться монитором прямой мощности , 150, , а мощность, отраженная на антенну 145 , может контролироваться монитором отраженной мощности 160 в качестве антенны 145 передает микроволны 260 биологическому припою 370 и двум отдельным частям биологической ткани раны 355 . Измеренные данные прямой мощности, полученные первым датчиком 155 монитора прямой мощности 150 , и данные измеренной отраженной мощности, полученные вторым датчиком 165 монитора отраженной мощности 160 , могут быть интерпретированы вручную любым оператором. , передается процессору , 310, или обоим.Данные измеренной выходной мощности, полученные первым датчиком 155 монитора 150 прямой мощности, и данные измеренной отраженной мощности, полученные вторым датчиком 165 монитора 160 отраженной мощности, могут быть использованы для вычисления отношения между выходной мощностью и отраженной мощностью. Если отношение выходной мощности к отраженной мощности меньше предварительно выбранного значения, например 5 децибел, можно предпринять корректирующие действия. Корректирующее действие может включать увеличение времени воздействия микроволнового излучения , 260, на биологический припой , 370, и два отдельных кусочка биологической ткани раны 355 , увеличение выходной мощности системы микроволновой сварки 300 , изменение импеданса антенны 145 или отключение системы микроволновой сварки 300 .

В одном или нескольких вариантах осуществления процессор , 310, может быть связан с устройством контроля прямой мощности , 150, , монитором отраженной мощности , 160 , усилителем переменной мощности , 120, и / или другими частями микроволн. сварочная система , 300, и может вычислять отношение выходной мощности к отраженной мощности и инициировать корректирующие действия, когда это отношение выходит за пределы заданного диапазона. Корректирующее действие может включать в себя запуск процессором , 310, выключения системы микроволновой сварки , 300, , регулировку регулируемого аттенюатора , 330, и / или регулируемого усилителя мощности , 120, для регулировки выходной мощности системы микроволновой сварки 300 . .

После соответствующего времени испускания микроволнового излучения 260 в биологический припой 370 и / или два отдельных кусочка биологической ткани раны 355 , нагретый биологический припой 370 может соединить или сварить два или более кусочков биологической ткани раны 355 вместе. Подходящее время излучения микроволн 260 в биологический припой 370 и / или два или более кусочка биологической ткани раны 355 может варьироваться от 5 секунд до 15 секунд или 20 секунд. до максимума примерно 60 секунд, примерно 75 секунд или примерно 90 секунд, в зависимости от конкретного типа раны 355 .

В одном или нескольких вариантах осуществления система микроволновой сварки , 300, может стерилизовать два отдельных куска биологической ткани раны 355 , свариваемых вместе. Например, микроволновая сварочная система , 300, может работать в частотном диапазоне Ka для уничтожения (уничтожения) бактерий при выполнении операции сварки. Разница в проводимости микроволн между бактериями и биологической тканью позволяет избирательно нагревать и уничтожать бактерии, когда микроволновое излучение , 260, находится на частоте в пределах Ka-диапазона.Таким образом, когда система микроволновой сварки , 300, работает в Ka-диапазоне, система микроволновой сварки , 300, может одновременно соединять два отдельных кусочка биологической ткани раны 355 вместе и уничтожать по меньшей мере часть любого микроорганизмы, например бактерии, которые могут присутствовать.

Некоторые варианты осуществления и особенности были описаны с использованием набора числовых верхних пределов и набора числовых нижних пределов. Следует понимать, что рассматриваются диапазоны от любого нижнего предела до любого верхнего предела, если не указано иное.Определенные нижние пределы, верхние пределы и диапазоны указаны в одном или нескольких пунктах формулы изобретения ниже. Все числовые значения являются «примерно» или «приблизительно» указанному значению и учитывают экспериментальную ошибку и вариации, которые ожидались бы специалистом в данной области техники.

Выше были даны определения различных терминов. В той степени, в которой термин, используемый в формуле изобретения, не определен выше, ему следует дать самое широкое определение, данное этому термину специалистами в соответствующей области, как отражено по крайней мере в одной печатной публикации или выданном патенте.Кроме того, все патенты, процедуры тестирования и другие документы, цитируемые в этой заявке, полностью включены посредством ссылки в той степени, в которой такое раскрытие не противоречит данной заявке и для всех юрисдикций, в которых такое включение разрешено.

Хотя вышеизложенное относится к вариантам осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные варианты осуществления изобретения могут быть разработаны без отклонения от его основного объема, и его объем определяется формулой изобретения, которая следует ниже.

: холодный чай дает искру энергоэффективной сварки

Мик Хамер

Благодаря чашке чая, Кембриджский институт сварки разрабатывает первый новый источник тепла для сварки за 25
лет. Билл
Чай Лукаса остыл, и он положил его в микроволновую печь, чтобы он
согрелся. Но у чаши был золотой ободок. Таким образом, вместо подогрева чая микроволновые печи
производили искры.

Лукас, руководитель отдела дуговой сварки в институте, понял, что микроволновая дуга
может быть использована при сварке.Поэтому он объединился со своим братом
Джимом, профессором электротехники в Университете
Ливерпуля, чтобы разработать микроволновую сварку.

Институт сварки и Ливерпульский университет совместно разработали
1-киловаттный прототип, который использует микроволновую энергию для ионизации газа, такого как
, например, аргон, и создания плазмы при температуре 4000 ° C, которая может
сваривать или резать металл. Конструкция может концентрировать микроволновый плазменный луч
до диаметра 2 миллиметра.

Ключ к конструкции, говорит Роджер Уайз, физик-исследователь из института
, который сейчас разрабатывает микроволновую сварку для коммерческого использования,
— это «настроенный резонатор», который максимизирует электрическое поле в его центре. По словам Уайза, полость
диаметром 10 сантиметров похожа на звуковую коробку скрипки
. Волны подпрыгивают в полости и резонируют,
создавая сильные изменения электрического поля, которые ионизируют газ.

Wise говорит, что размер полости пропорционален длине волны
микроволн: для более короткой длины волны и, следовательно, более высокой частоты потребуется резонатор меньшего диаметра.В аппарате используются микроволны с частотой
2,45 гигагерца — той же частоты, что и в микроволновых печах.

Институт сварки провел испытания и успешно сварил
тонких листов металла. Следующим этапом разработки является создание машины
мощностью 6 киловатт, способной нагревать металл на глубину в несколько миллиметров,
, что сопоставимо с производительностью дуговой сварки. Wise говорит, что
машина такого размера может иметь коммерческое применение.

Институт утверждает, что эффективность использования энергии при микроволновой сварке
составит около 60%. Для сравнения, например, лазерная сварка
может иметь энергоэффективность всего 10%.

В институте считают, что микроволновая сварка будет стоить меньше
лазерной сварки. Лазерная насадка
для типичного сварочного аппарата, используемого в автомобильной промышленности, может стоить около 75 000 фунтов стерлингов. Сравнимый сварочный аппарат для СВЧ-сварки может стоить
менее четверти стоимости.

Совместно с партнерами института в Ливерпуле компания Wise также
рассматривает разработку гибридной машины. Такое устройство сочетало бы микроволновый источник тепла
с дугой постоянного тока, помещая один электрод в плазму
, а другой на свариваемый металл, таким образом создавая машину с еще большей мощностью
.

Международный журнал научных и технологических исследований