DE3022649C2 - Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes sowie Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Inneren eines Raumes - Google Patents
Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes sowie Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Inneren eines RaumesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines
Raumes zu einem gewählten Punkt mittels eines von außen erzeugten, inhomogenen Magnetfeldes.
Ein solches Verfahren ist aus »Medical and Biological Engineering«. Bd. 6. 1968. S. 143-147 bekannt. Aus
»Chemie. Technik und Laboratorium«, Bd. 25, 1977. S. - 293 ist bekannt, daß in der Medizin Liposome oder
magnetische Erythrocyte, die mit magnetischen und krebsbekämpfenden Materialien angereichert sind, im
lebenden Organismus mit Hilfe von Magneten zu den Tumoren gelenkt werden.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht mittels von auße·1 .rzeugter magnetischer Felder, die magnetischen
Liposome oder Erythrocyte entlang beliebigen nichtlinearen Bahnen an den Tumor zu führen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem
Punkt im Innern eines Raumes mittels eines von außen
erzeugten, inhomogenen Magnetfeldes*
Es ist bekannt, in der Plasmafusionskammer einer
Levitron-Anlage einen Hart-Kern kurzzeitig in magnetischem Schwebezustand (Levitation) zu erhalten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung führt zu einem dauernden Schwebezustand des Hart-Kernes im Innern
der Fusionskammer, mittels eines Magnetfeldes, welches von außen erzeugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine Vielzahl von
para- oder ferromagnetischen Partikeln oder ein ferromagneiisches Teil ohne die Notwendigkeit einer
fortlaufenden Kontrolle in einem gewählten Punkt eines Raumes, mittels außerhalb dieses Raumes erzeugter
magnetischer Felder, konzentriert oder gebalten wird.
ίο Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die prinzipielle Anordnung, F i g. 2 den etwaigen Verlauf eines para- oder
ferromagnetischen Partikels unter dem Einfluß eines zeitlich konstanten magnetischen Feldes,
F i g. 3 den etwaigen Verlauf einiger para- oder ferromagnetischer Partikel unter dem Einfluß eines sich
schrittweise drehenden magnetischen Feldes.
Fig.4 den etwaigen Verlauf einiger para- oder ferromagnetischer Partikel unter dem Einfluß eines sich
schrittweise drehenden magnetischen Feldes mit Bewegung der dritten Phase während einzelner Schritte,
Fig. 5 den Verlauf eines Partikels unter denselben Bedingungen wie ^h Fig.4 bei Umgehung eines
Hindernisses und
F i g. 6 den Verlauf einiger para- oder ferromagnetischer
Partikel unter dem Einfluß von sich in verschiedenen Richtungen drehenden magnetischen
Feldern.
Das Verfahren der Erfindung benützt, wie in Fig. 1.
Das Verfahren der Erfindung benützt, wie in Fig. 1.
dargestellt, ein inhomogenes Magnetfeld, erzeugt
außerhalb eines Raumes (V), um in diesem Raum ein An/iehungszentrum (O) zu bilden. Das Magnetfeld
weisi eine Symmetrieachse (S in Fig.2) auf. die durch
ein gewünschtes Anziehungszentrum (O) geführt wird.
und die in verschiedene Positionen (P-!mil dem Zentrum
in (O) gedreht werden kann. Em inhomogenes Magnetfeld kann in verschiedene: Weise erzeugt
werden, /um Beispiel mit Dauermagneten oder mit gleichstromerregten Wicklungen. Demzufolge wird die
Drehung der Symmetrieachs'· durch Bewegung der Dauermagneten oder durcn Stromumschaltung erzielt.
In Fig. 1 ist auch der Verlauf der magnetischen Induktion des inhomogenen Magnetfeldes in einer
Ebene (E) senkrecht zur Symmetrieachse (S) in der Position (P1) dargestellt. Ein solches inhomogene*
Magnetfeld, bei dem die magnetische Induktion (B) be)
Annäherung an die Symmetrieachse stetig steigt, übt im Innern des Raumes auf einen Para- oder ferromagnetischen
Körper vom Volumen (v) und mit einem magnetischen Moment (M) eine bekannte Ki aft (F) aus.
gerichtet zu steigender Induktion:
F = ι (M- grad) B dv
Der Körper bewegt sich somit auf die Symmetrieachse
zil, bis er diese erreicht hat, Die mechanische Arbeit der Bewegung wird von der magnetischen Energie (H^)4 die
im Magnetfeld des Raumes (K) gespeichert wurde, abgezogen:
W-
-Lf
8/r J ;
\B\HV
si Bei Materialien rc.ii konstantem magnetischem
Moment und bei konstanter magnetischer Induktion ;; (dfl/d/=n) bleibt die magnetische Energie (W)konstant,
auch wenn der Körper durch seine Bewegung eine
" Arbeit geleistet hat. Weiter steigt bei zunehmender
; Arbeit durch die Bewegung des Körpers noch mehr die Ί Kraft, die diese Bewegung hervorbringt, ohne zusätzliche
Energiezufuhr von außen. Das experimentelle Verhalten zweier sich freibewegender Partikel in der
Ebene (E) zeigt, daß zu den Kräften (F) noch eine
zusätzliche Anzienungskraft zwischen den Partikeln kommt, erzeugt durch die Wirkung der magnetischen
Momente der beiden Partikel auf die Inhomogenität des Magnetfeldes. Sind die beiden Partikel vereinigt, steigt
durch ihr vermehrtes Volumen (v) einerseits die Kraft (F) gemäß der Formel, anderseits die gegenseitige
Wirkung der Anziehungskraft auf einen dritten Partikel. Demzufolge steigert die Materie, welche durch die
Inhomogenität des Magnetfeldes in den Bereich der Symmetrieachse gebracht wurde, die Energie des
Magnetfeldes in diesem Bereich, infolgedessen wirkt die Anzeihungskraft (F) noch stärker auf d;e Konzentrierung
der Materie.
k Das Lagrangesche Variationsprinzip in der r heorie
der Kraftwirkung auf magnetisierbar Partikel zeigt,
daß die Zunahme der magnetischen Feldenergie und die f mechanisch gewonenen Arbeit gerade gleich sind.
Daraus folgt, daß die geleistete mechanische Arbeit aus ; einer neuen Verteilung der gespeicherten magnetischen
Energie im Räume (V) entstanden ist. Die wirkenden Kräfte veranlassen die Konzentration der Partikel im
: Räume (V) und werden von der Energiedichte und von
der Größe dieses Raumes beeinflußt. Ein weiteres Ergebnis besteht darin, daß ein Kern aus ferromagnetischem
Material wegen seines großen magnetischen Momentes (M) die Konzentration der Partikel um sich
beschleunigen kann. In Ausgestaltung der Erfindung kann daher ein ferromagnetischer Kern benutzt werden,
um die Konzentration der Partikel zu dem Anziehungszentrum (O)zu erleichtern.
Längs der Symmetrieachse (S) ist beim inhomogenen Magnetfeld das Induktionsmaximum nicht konstant.
Deshalb bewegt sich ein Körper K (vgl. Fig. 2) bei Erreichen der Symmetrieachse unter Änderung seiner
Bewegungsrichtung längs dieser Achse in Richtung auf das wirkende übergeordnete Maximum zu. Diese
Bewegung des Körpers K weist somit drei Phasen der Bewegung aul:
Die ente Phase (a. b) zeigt eine Bewegung im
wesentlichen in Richtung auf die Symmetrieachse (S) /u. Die /weiie Phase (b. c) weist eine Krümmung der
Bahn und eine Verringerung der Geschwindigkeit auf.
In der dritten Phase (c. d) verläuft die Bewegung
entlang der Symmetrieachse (S) mit zunehmender Geschwindigkeit.
Diese dritte Phasp ist destabilisierend, weil die
Bewegung entlang der Symmetrieachse (S) in Abhängigkeit von der Position der Partikel auf der Achse in
entgegengesetzter Richtung zu dem Anziehungszen trum fO,/auftreten kann. Um eine stabile Konzentration
im gewählten Punkt (O) zu erreichen, sind die ersten zvy ei Phasen zu benützen. Liegt ein Pirtikel aber auf der
Symmetrieachse (S), tritt nur die dritte Phase eim Um
j die Wirkung dieser" dritten Phase zu vermeiden, wird die
Position (Pi) der Symmetrieachse ständig geändert, in dem sie erfindungsgemäß gedreht oder umgeschaltet
wii'd, mit dem Zentrurii in Punkt (O). Beispielsweise wird
eine Reihe von (n) Positionen (PJ vorgesehen, die sich
periodisch wiederholen. Jeder Position (PJ der Symmetrieachse
entspricht eine Bewegung (ajuer Partikel auf
die Symmetrieachse in dieser Position (P1). zu. Die
Bewegung (aj wiederholt sich mit der Periode (T). Die
gesamte Bahn ist in Fig.3 (a„ bj,...) dargestellt. Wie zu
sehen ist, bildet die Vektorsumme in einer Periode (a„
/=1, 2, ..„ n) eine Komponente in Richtung auf das
Anziehungszentrum (O) zu. Die Konzentration der Partikel geschieht parallel zur Levitation und beeinflußt
damit den Bahnverlauf, ohne die Konzentration zu verhindern.
Ein anderes Bild entsteht, wenn Partikel während ihrer Beweguo&eine Position (PJ erreichen, in der die
Kraft (FJ die Richtung der dritten Phase aufweist. F i g. 4 zeigt den möglichen Verlauf einer solchen Bahn,
bei gleichen Positionen der Symmetrieachse, wie in Fi g. 3. Auch in diesem Fall tritt eine Konzentration auf,
wenn die stabilisierende Komponente der Vektorsumme größer als die destabiiisierende ist:
'0/
lX...j-lJ+Ι, η)
Diese Bedingung kann erfüllt werden durch Vergrößerung der Anzahl (n) der Positionen (P1) pro Zeiteinheit
der Symmetrieachse (S) und durch ihre Verteilung um den Punk1 (O), damit die Kräfte auf die Partikel sich
gegenseitig kompensieren. Denn im Anziehungszentrum werden die Partikel nur von destabilisierenden
Kräften bewegt, die Schwankungen ihrer Position veranlassen. Um diese Schwankungen zu vermindern,
wird gemäß dem Verfahren die Dauer einer Periode (T) verkürzt.
In der Medizin, bei der Konzentration von Liposomen zu einem Tumor, rücken die magnetischen Partikel
entlang der Krümmungen der Blutgefäße vor. Das erfindungsgemäße Verfahre/! ermöglicht es dabei auch,
Hindernisse zu umgehen. Zu diesem Zweck wird, wie in Fig. 5 dargestellt, eine zusätzliche Drehbewegung der
Symmetrieachse (PJ benützt, damit durch Hindern.sse
blockierte Partikel im Räume (V) periodisch durch eine
Kraft (Fj) der dritten Phase bewegt werden. Dabei wird
die Reihenfolge der Ansteuerung der Symmetrieachsen periodisch gewechselt, so daß eine rechts- und eine
linksdrehende Ansteuerung aufeinanderfolgen. Erreicht ein Partikel beim Vorrücken ein Hindernis, so bleibt er
stehen, bis eine Kraft (FJ. ihn entgegen der gewünschten Richtung und von Hindernis weg zurückstößt. Die
nachfolgenden Bewegungsschritte verlaufen normal entlang des Hindernisses (F i g. 5).
Im folgenden wird die gleichzeitige Bewegung von zwei Gruppen (L\. L2) von magnetischen Liposomen in
einem Blutgefäß zu einen Tumor mit vorher festgelegten Anziehungszentrum (O) erläutert. Bei rechtsdrehender
An-.ejerung rücken gemäß der Fig. 6 beide Gruppen gegen dem Tumor vor: Die eine Gruppe (It)
kann ihr Hindernis u.iigehen. und die zweite Gruppe
(L2) staut sich bei dieser rechtsdrehenden Ansteuerung im Blutgefäße auf Bei der folgenden linksdrehenden
Ansteuerung setzer die aufgestauten Liposomen ihre Bewegung fort, bis zum nächsten Hindernis der
Krümmung: Eii! Stauen von Liposomen im Blutgefäß bis
zur Änderung des Drehsinnes der Ansteuerung bringt die erhebliche Gefahr einer Embolie mit.
Die Erfindung erzeugt zwischen den Liposomen »short-range« Abstoßkräfte, um diese Gefahr zu
Vermeiden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes zu einem gewählten
Punkt mittels eines von außen erzeugten, inhomogenen Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet,
daß für den Fall,
daß als magnetische Teile eine Vielzahl von paramagnetischen oder ferromagnetische!!, in einem
Punkt (O) zu konzentrierenden Partikeln vorliegt,
das Magnetfeld durch diesen Punkt eine Symmetrieachse aufweist und daß das Magnetfeld um den Punkt (O)schrittweise gedreht wird.
das Magnetfeld durch diesen Punkt eine Symmetrieachse aufweist und daß das Magnetfeld um den Punkt (O)schrittweise gedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Beschleunigung der Konzentration ein Kern aus ferromagnetischem Material mit
großem magnetischem Moment benutzt wird.
3. Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Innern eines Raumes
mittels eine von außen erzeugten, inhomogenen Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet daß das
Magnetfeld durch diesen Punkt eine Symmetrieachse aufweist und um diesen Punkt schrittweise
gedreht wird.
4. Anspruch nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachse um den Punkt (O) in gleich großen Winkelschritten
gedreht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die schrittweise
Drehung de'· Magnetfeldes in rasrher Folge geschieht.
6. Verfahren nach Einern uer vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gektnrzeichnel, daß ein übergeordnetes
Maximum der magi. .tischen Induktion auf der Symmetrieachse außerhalb des Punktes (O)
besteh', und daß die Richtung der schrittweisen Drehung des Magnetfeldes periodisch geändert
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803022649 DE3022649C2 (de) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes sowie Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Inneren eines Raumes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19803022649 DE3022649C2 (de) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes sowie Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Inneren eines Raumes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3022649A1 DE3022649A1 (de) | 1982-03-11 |
DE3022649C2 true DE3022649C2 (de) | 1983-01-20 |
Family
ID=6104807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19803022649 Expired DE3022649C2 (de) | 1980-06-18 | 1980-06-18 | Verfahren zum Transport von magnetischen Teilen im Innern eines Raumes sowie Verfahren zur Levitation eines magnetischen Körpers in einem Punkt im Inneren eines Raumes |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE3022649C2 (de) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
US4735796A (en) * | 1983-12-08 | 1988-04-05 | Gordon Robert T | Ferromagnetic, diamagnetic or paramagnetic particles useful in the diagnosis and treatment of disease |
EP0330801A1 (de) * | 1983-02-08 | 1989-09-06 | Schering Aktiengesellschaft | Ferromagnetische, diamagnetische oder paramagnetische Partikel, die in der Diagnose und Behandlung von Krankheiten nützlich sind |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB885251A (en) * | 1958-05-13 | 1961-12-20 | Mullard Ltd | Improvements in permanent magnet systems |
US3488531A (en) * | 1965-09-15 | 1970-01-06 | Avco Corp | Means for and method of moving objects by ferrohydrodynamics |
-
1980
- 1980-06-18 DE DE19803022649 patent/DE3022649C2/de not_active Expired
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DE3022649A1 (de) | 1982-03-11 |
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