能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极

本发明属于可控电场电极设计领域，涉及能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极。

背景技术：

1、研究表明，通过金属电极产生聚集或发散的电场分布，可以加速生物细胞的迁移和增殖。传统的电场发生装置利用金属电极间的电势差产生电场，金属电极通常为固定形状结构的金属极板，形状较为单一，所以其金属极板产生的电场分布固定，在一般的金属极板布置情况下，无法产生聚集或发散的电场分布。固定形状金属极板的结构限制了电场分布的可控性，难以根据作用区域的变化调节电场的分布形状及大小，灵活性差。因此，需要设计一种可塑电极，能够产生可控的聚集或发散电场分布。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，该电极通过金属外电极与金属内电极的电势差能够产生圆形向内聚集或向外发散的电场，可以加速细胞迁移和增殖。

2、本发明所采用的技术方案是，能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，包括电源，金属外电极和金属内电极分别通过mo导线连接电源的两个输出端口。

3、本发明的特点还在于：

4、金属外电极和金属内电极均选用可降解的金属mo材料。

5、mo导线通过链接卡扣与金属外电极连接。

6、金属外电极的宽度d1采用如下公式计算：

7、

8、其中，c为细胞组织比热容，m为作用区域内细胞组织的质量，δt为会对细胞组织造成热损伤所上升的温度，α为金属mo电极材料传热系数，δ为细胞组织的电导率，ρ为金属mo电极材料的电阻率，t为一次使用电极产生电场的时间，r1为金属外电极的半径，k1为金属外电极处电流横截面等效面积系数，e1为金属外电极位置处的中任一点的电场强度。

9、金属外电极与金属内电极之间的电压uab由细胞组织作用区域外边缘所需电场计算得出，具体如下公式所示：

10、uab＝2δ·e1·π·r1·k1·d1·zs  (2)

11、其中，zs为作用区域内细胞组织的等效阻抗。

12、细胞组织作用区域外边缘处经金属外电极注入的电流等于金属内电极中流回的电流，为保障在作用区域内部金属内电极处所需电场为e2，计算得出金属内电极半径r2：

13、

14、其中，k2为金属内电极处电流横截面等效面积系数，e2为金属内电极处的电场强度。

15、金属内电极厚度d3采用如下公式计算：

16、

17、考虑金属外电极与金属内电极的电阻对输出电压的衰减作用，电源的输出电压ucd可由下式给出：

18、

19、本发明的有益效果是，本发明提供的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，使用可塑金属电极不仅具有良好的导电性，还可以更好地贴合不规则的表面，并可以实现产生聚集或发散的电场，同时设计了内外电极片的宽度、半径、厚度以及电源输出电压，避免了电极片发热过高造成损伤对象的风险，本发明选用可自然分解的柔性金属mo作为电极材料，由于金属mo的材质较软，从而使金属外电极可以贴合在待作用区域的边缘，从而使金属外电极和金属内电极之间相互作用产生的电场可以精准作用于作用区域，加速细胞的迁移和增殖。

技术特征：

1.能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：包括电源(1)，金属外电极(4)和金属内电极(6)分别通过mo导线(3)连接电源(1)的两个输出端口。

2.根据权利要求1所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：所述金属外电极(4)和金属内电极(6)均选用可降解的金属mo材料。

3.根据权利要求1所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：所述mo导线(3)通过链接卡扣(5)与金属外电极(4)连接。

4.根据权利要求1所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：所述金属外电极(4)的宽度d1采用如下公式(1)计算：

5.根据权利要求4所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：所述金属外电极(4)与金属内电极(6)之间的电压uab由细胞组织作用区域外边缘所需电场计算得出，具体如下公式(2)所示：

6.根据权利要求5所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：细胞组织作用区域外边缘处经金属外电极(4)注入的电流等于金属内电极(6)中流回的电流，为保障在作用区域内部金属内电极处所需电场为e2，计算得出金属内电极(6)半径r2：

7.根据权利要求6所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：所述金属内电极(6)厚度d3采用如下公式(4)计算：

8.根据权利要求7所述的能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，其特征在于：考虑金属外电极(4)与金属内电极(6)的电阻对输出电压的衰减作用，电源(1)的输出电压ucd可由下式给出：

技术总结本发明公开了能够产生聚集或发散电场分布的可塑电极，包括电源，金属外电极和金属内电极分别通过Mo导线连接电源的两个输出端口。金属外电极选用可降解的金属Mo材料，金属内电极也选用可降解的金属Mo材料，本发明提供的电极通过金属外电极与金属内电极的电势差能够产生圆形向内聚集或向外发散的电场，可以加速细胞迁移和增殖。技术研发人员：姬军鹏,薛天阔,王宝峰,潘忠美,路景杰,杨睿智,党亚妮受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13