用于电磁刺激活有机体内过程的线圈结构、使用这类线圈结构的设备及驱动方法
阅读：852发布：2020-09-18
专利汇可以提供用于电磁刺激活有机体内过程的线圈结构、使用这类线圈结构的设备及驱动方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且描述一种用于将时变电 磁场 施加到活有 机体 群体的分布式电磁线圈结构。该线圈结构至少包括基本平面的第一线圈子结构。该第一线圈子结构包括预定形状的至少第一 导线 和预定形状的至少第二导线，其中，所述第一和第二成形导线被成形以限定一个或多个第一单元。当 电流 流过所述第一线圈子结构时，由所述第一单元产生所述 电磁场 。，下面是用于电磁刺激活有机体内过程的线圈结构、使用这类线圈结构的设备及驱动方法专利的具体信息内容。
1.一种用于将时变电磁场施加于活有机体群体的分布式电磁线圈结构，所述线圈结构包括至少一个基本平面的第一线圈子结构，所述第一线圈子结构包括预定形状的至少第一导线和预定形状的至少第二导线，其中，所述第一导线和第二导线被成形以限定一个或多个第一单元，当电流流过所述第一线圈子结构时，由所述第一单元产生所述电磁场。
2.根据权利要求1所述的线圈结构，其中所述线圈结构还包括由所述第一线圈子结构的所述第二导线和预定形状的至少第三导线限定的至少一个基本平面的第二线圈子结构，其中所述第二导线和第三导线被成形以限定一个或多个第二单元，当电流流过所述第二线圈子结构时，由所述第二单元产生所述电磁场。
3.根据权利要求1或2所述的线圈结构，其中所述第一导线或所述第二导线的至少一个包括基本曲折或方波形或锯齿形的导线。
4.根据权利要求1或2所述的线圈结构，其中多个所述第一线圈子结构被并排地布置成在表面区域上方延伸，并且其中所述线圈子结构的平面都位于与所述表面区域基本相平行的平面内。
5.根据权利要求1或2所述的线圈结构，其中多个所述第一线圈子结构被并排地布置成在表面区域上方延伸，并且其中所述线圈子结构的平面被布置成与所述表面区域基本相垂直。
6.根据在前权利要求任一项所述的线圈结构，其中所述单元的面积从在0.01至
2 2
1000m 之间，特别是在0.1与100m 之间的范围中选择。
7.一种用于将时变电磁场施加到在大型区域S中保持或分散的活有机体群体的分布式电磁换能器，所述分布式换能器至少包括第一线圈结构和第二线圈结构，所述第一线圈结构和第二线圈结构被布置在一体积的下方或其中或上方，所述体积由所述大型区域S和比限定所述大型区域S的尺寸小得多的尺寸的预定高度所限定，其中所述第一线圈结构和第二线圈结构各自至少包括具有分布式形状的导线，并且其中当在使用中时，所述第一线圈结构将所述体积的第一子体积暴露于时变电磁场达第一时间段，并且所述第二线圈结构将所述体积的第二子体积暴露于时变电磁场达第二时间段，其中所述第一时间段和第一子体积分别与所述第二时间段和第二子体积实质不同。
8.一种适于在大型区域上将时变电磁场施加到活有机体上的电磁线圈结构，所述线圈结构至少包括预定空间分布式形状的第一导线、第二导线及第三导线，所述第一导线、第二导线及第三导线被成形以限定一个或多个第一单元以及一个或多个第二单元，其中在使用时，当电流流过所述第一和第二导线时，所述电磁场基本由所述一个或多个第一单元产生，并且当电流流过所述第二和第三导线时，所述电磁场基本由所述一个或多个第二单元产生。
9.适于在被施加到活有机体的身体的至少一部分上时产生对所述有机体内过程的电磁刺激的系统，所述系统包括根据在前权利要求任一项所述的至少一个分布式电磁线圈结构，所述系统还包括用于将活动物吸引和/或限制到至少一个所述单元附近的吸引装置。
10.用于将时变电磁场施加到在大型区域中保持或分散的活有机体群体的系统，所述系统包括至少一个分布式电磁线圈结构、以及用于将时变信号施加到所述线圈结构上的发生器，其中所述系统还包括用于将活动物吸引和/或限制到所述线圈结构附近的吸引装置。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述吸引装置包括饮水供给或食物供给或光源或挤奶机器人或用于水的局部氧增强的充氧装置，如新鲜水供给或鼓风机。
12.用于将时变电磁场施加到活有机体群体的设备，所述设备包括至少一个换能器、以及用于将时变信号施加到换能器的发生器，其中换能器适于将电磁场施加到身体的至少部分上，并且其中所述磁场的振幅是时间相关的，并且包括其中一些频率或频率区域比其它呈现更强烈的频率谱，其特征在于，所述换能器包括根据权利要求1-8任一项所述的至少一个分布式电磁线圈结构。
13.驱动根据权利要求2或7或8所述的式分布电磁线圈结构的方法，包括以下步骤：
-将第一电流施加到所述第一线圈子结构上达预定第一时间段，从而在至少一个所述第一单元中产生磁场，
-将第二电流施加到所述第二线圈子结构上达预定第二时间段，从而在至少一个所述第二单元中产生磁场，
其中所述第一和第二时间段在不同时间处开始。
用于电磁刺激活有机体内过程的线圈结构、使用这类线圈
结构的设备及驱动方法
技术领域
背景技术
[0002] 周知时变低能电场或磁场在生物系统中产生一定范围的应答。基于这些应答，业已提出了使用低频和低能电磁场的各种治疗或生物刺激疗法。例如，US 3,890,953描述了一种用于刺激骨生长和其它组织的方法。在US 5,183,456中则描述了一种用于调节癌细胞生长的方法。在US 5,290,409中则又描述了一种其中能够影响几种类型的离子转运的方法。
[0003] 感兴趣的研究组已经证明，人和鼠巨噬细胞通过低频电磁场暴露可被刺激到较高活性(见Simkóet al.，Eur.J.Cell Bilo.Vol.80，2001，p.562-566 and Lupke et al.，Free Radic.Res.Vol.38，2004，p.985-993)。几位作者已经证明通过暴露于电磁场开始观察到细胞素产生、免疫参数增大及应激效应。由这些研究可以断定低场电磁场暴露引起在细胞水平上的应激，导致细胞素的产生和其后的生物应答，包括免疫应答(见Blank et al.，Bio-electrochem.and Bioenerg.，Vol.33，p.109-144，1992 and Mol.Biol.Cell Vol.6，p.466a，1995；Goodmanet al.，Bio-electrochem.and Bioenerg.，Vol.33，p.115；Simkóet al.，J.Cell Biochem.Vol.93，2004，p.83-92；Monselise et al.，Biochem.&Biophys.Res Com.Vol.302(2)，p.427-434，2004；De Bruyn et al.，Environ.Res.，Vol.65(1)p.149-160，1994；Markov et al.inBioelectromagnetics edited by S.N Ayrapetryan and M.S.Markov(eds.)，Springer 2006，p.213-225)。
[0004] 免疫应答的适当刺激导致对传染性疾病抵抗力的改善，并因而积极地影响被暴露的有机体的健康。这种看法开启了用于巨大、密集群体的(预防性)疗法的新可能，在这些群体中传染性疾病越来越成问题。这类问题在具有遗传统一性有机体的群体中特别流行，如农场牲畜、鸡、虾和鱼群体。传染性疾病对于这类群体可能非常危险，并且治疗成本非常高。
[0005] WO 03/035176描述了一种刺激人和动物的免疫系统的特别有效的设备。这种设备适于使用一对Helmholtz线圈将取决于时间的电磁场施加到活有机体身体的一部分上。施加信号具有在其中一些频率或频率区域比其它更强烈地呈现的频谱。这一设备能够支持在其中治疗涉及炎症和传染的病害的疗法。
[0006] 在WO 03/035176中描述的用于电磁刺激的系统是仅适用于治疗单个有机体的小型系统。况且，没有给出关于信号形状的指示。在现有技术中没有解决为大型群体进行大规模的有效电磁刺激及其使用的具体信号类型的问题。比如，牲畜群体通常饲养在大面积建筑物或其它大尺寸空间中。通常用于牛、鸡及猪的厩和棚或用来养鱼的池溏具有至少几十至几百米的典型尺寸。没有特殊措施，这样大面积的受控电磁刺激是困难的，并需要大量能量。况且，当在较边远区域中使用所述设备时，具有太阳能和/或风能供给的电池馈电系统是必需的。在该情况下，降低功耗是非常重要的方面。
[0007] 况且，其中饲养牲畜的建筑物在大小和结构上彼此不同。在这类建筑物中安装的换能器需要定做。因此，这些电磁换能器的阻抗将在一定程度上随建筑物而变。因此，电磁换能器的驱动电子设备的负载的这些变化和偏差将影响产生的电磁信号。这将不利地影响非常依赖于信号形状的刺激治疗的有效性。
发明内容
[0008] 本发明的一个目的是减小或消除现有技术的缺陷的至少一种，并且提供适于产生电磁场信号的分布式线圈结构，该电磁场信号适于在大型区域和大规模应用中对活有机体中的过程(特别是免疫响应)的有效刺激。
[0009] 本发明涉及如下观察：在其中保持活有机体并对其应该施加电磁场的区域原理上在空间方面限于一定尺寸的体积，其中水平(面积)尺寸比垂直(高度)尺寸大得多。本发明的分布式电磁线圈结构有效地将这个体积“划分”成一组预定大小的子体积，并且允许这些子体积的至少一个子组在不同时间点暴露于电磁场。在子体积上的划分和在不同时间点互不相邻子体积组对于时变电磁场的暴露，有效地降低和分散在一定时间段上完全暴露体积中存在的所有动物的总能量要求。它因而允许使用简单和便宜电子装置来驱动换能器。
[0010] 此外，在大面积分布式换能器中的较小子线圈结构的使用允许对换能器的特征频率R/L的改进控制。这个特征频率在很大程度上确定时变电磁场的形状。这类改进控制是有利的，因为对活有机体中的生物过程的电磁刺激取决于在电磁刺激中使用的时变电磁场的形状。
[0011] 由此，电磁场就以(能量)高效方式施加到在这个体积中存在的活有机体(如牲畜、鸡、鱼或虾)。
[0012] 本发明的一个方面涉及一种用于将时变电磁场施加到活有机体群体(优选地为大群体)的分布式电磁线圈结构。线圈结构包括至少基本平面的第一线圈子结构。这个线圈子结构包括预定形状的至少第一导线和至少第二导线。第一和第二成形导线相对于彼此布置，以限定一个或多个第一单元。如果电流流过所述第一线圈子结构，则由所述第一单元产生电磁场。
[0013] 通过限定这类单元，电磁场被定位并且有效地施加到总体积的小子体积上。体积的划分因而通过分布式线圈结构的单元的具体形状和排列而实现。认识到，在关于在大型区域上分布的线圈结构的本发明的上下文中，术语“平面”是指线圈结构在两个维度上的尺寸远大于在第三个维度上的尺寸。
[0014] 在本发明的另外方面，线圈结构还包括由所述第一线圈子结构的所述第二导线和预定形状的至少第三导线限定的至少一个基本平面的第二线圈子结构，其中所述第二和第三导线被成形以限定一个或多个第二单元。如果电流流过所述第二线圈子结构，则基本在这些第二单元内产生电磁场。第二线圈子结构形成与第一线圈子结构互补的结构。第一和第二线圈子结构的使用允许通过在不同时间点处将电流施加到第一和第二线圈子结构上，将其中保持活有机体的总体积的每个子体积暴露于电磁场。这样一种分布式线圈结构因而提供将电磁场施加到大型区域上的有利和能量高效方式。
[0015] 本发明的另一个实施例涉及一种用来将时变电磁场施加到大型活有机体群体的分布式电磁换能器。这些有机体保持在大型区域S中。这个区域的典型尺寸与用于牲畜的厩或用于鱼的(养殖)池塘的尺寸相对应。分布式换能器至少包括第一线圈结构和第二线圈结构，这些结构依据情形被布置在体积的下方或其中或上方，该体积由大型区域S和比限定所述大型区域S的尺寸小得多的尺寸的预定高度限定。在这个实施例中的第一线圈结构和第二线圈结构至少包括具有(空间)分布式形状的导线。
[0016] 在一个实施例中，导线的(空间)分布式形状可以是在体积的下方或其中或上方延伸的曲折或方波形或锯齿形导线。作为替换，(空间)分布形状导线可被布置成形为多个环路以形成单元。在这些环路中产生的磁通将与流过导线的电流成比例。增大一个环路中的绕组数将简单地增强由该环路产生的磁场，而不需要增大流过导线的电流。
[0017] 线圈可由适当驱动电子装置驱动，该电子装置产生时变驱动信号。在使用中，分布式线圈结构被驱动以使得第一线圈将总体积的第一组子体积暴露于时变电磁场达第一时间段，并且第二线圈将总体积的第二组子体积暴露于时变电磁场达不同于第一时间段的第二时间段。第一组和第二组子体积覆盖(总)体积中的不同子体积。要认识到，第一和第二组的一个或多个子体积可以部分地重叠。这类分布式线圈的布置允许在具有大型区域的体积中保持的大型动物群体的简单和有效暴露。
[0018] 在另一个实施例中，第一、第二及第三导线具有预定形状，并且形成电磁线圈结构，该电磁线圈结构适于用来在大型区域上将时变电磁场施加到活有机体。在这类线圈结构中，第一、第二及第三导线被成形为限定多个第一单元和第二单元，其中，当电流流过第一和第二导线时，基本由第一单元产生电磁场，而当电流流过第二和第三导线时，基本由第二单元产生电磁场。
[0019] 单元的形状通过适应限定单元的导线的形状可适应。导线的一根或多根的形状能是例如基本曲折的或方波形的或锯齿形的，以限定基本圆形、正方形或矩形、菱形或三角形单元。分布式换能器中的一根或多根导线可被成形以构成多个“环路”，其中每个环路具有一个或多个绕组。况且，本发明的线圈结构的导线的分布式形状不限于平面结构，而是也包括三维线圈结构。例如，将认识到，导线的形状及由此单元的形状可适应导线的支撑结构的形状。这类支撑结构可包括厩中的天花板、地板或分段中的现有支撑框架，如在养殖期间在其中保持或保存牲畜的畜栏。
[0020] 单元的面积可从在0.01与1000m2之间，特别是在0.1与100m2之间的范围中选择，从而可有效地处理大型区域。
[0021] 在本发明的一个实施例中，本发明的分布式线圈结构在表面区域上延伸，其中所述第一线圈子结构的平面基本平行于所述表面区域。通过在所述第一线圈子结构的平面中布置多个第一线圈子结构，分布式电磁线圈结构定位在包含待被处理的活有机体的体积的上方或下方。这样布置的优点是，线圈结构允许动物和工作人员在要经受电磁场的体积内的自由运动。
[0022] 在本发明的另一个实施例中，分布式线圈结构在表面区域上延伸，其中第一线圈子结构的平面基本垂直于所述表面区域。通过并排或彼此相邻地布置多个第一子线圈结构或多个第一和第二子线圈结构，分布式电磁线圈结构定位在包含待被处理的活有机体的体积内。这种线圈结构允许利用动物畜栏的现有框架，作为用于分布式电磁线圈的支撑框架。
[0023] 本发明的另一个方面涉及一种适于当施加到活有机体的身体的至少一部分上时产生对所述有机体内过程的电磁刺激的系统，该系统包括至少一个分布式电磁线圈结构。
[0024] 在本发明的上述实施例中使用的导线可以是多芯导线，其中每根导线可由分离的驱动放大器驱动。这样，由分布式电磁线圈结构产生的磁场可容易地增强，而不需要增大流过导线的电流。
[0025] 本发明的另外方面涉及一种将电磁场施加到活有机体的身体的至少部分上的系统。系统包括：至少一个分布式电磁线圈结构，用于将时变电磁场施加到在大型区域S中保持或分散的大型活有机体的群体；发生器，用于将时变信号施加到分布式电磁线圈结构上；及吸引装置，用于将活动物吸引和/或限制到线圈结构的附近。
[0026] 用于吸引活动物的这类吸引装置可用在其中活有机体在大型区域上自由运动的系统中，并且可包括新鲜水或食物供给或光源或挤奶机器人或这些特征的组合。吸引装置将动物保持在电磁线圈结构的附近，从而这些动物可高效地暴露于电磁场。吸引装置的使用因而允许高效大规模电磁刺激，而不需要换能器覆盖其中保持活有机体的完整区域。
[0027] 本发明的另一个方面涉及一种用来将电磁场施加到身体的至少部分上的装置，该装置包括至少一个换能器、和用于将时变信号施加到换能器上的发生器。换能器包括本发明的至少一个分布式电磁线圈结构。
[0028] 本发明的又一个方面涉及一种驱动本发明的至少一个分布式电磁线圈结构的方法。通过在不同的时间段将电流施加到电磁线圈结构中的子结构上，包含活有机体的大型区域体积可有效地经受时变电磁场。
[0029] 要认识到，本发明不限于上述实施例。比如，本发明也涉及用来保持活有机体的结构，比如建筑物，这些结构包括根据本发明的至少一个分布电磁线圈结构。
[0030] 况且，本发明也涉及一种当联接到活有机体的身体的至少部分上时，用于施加适于产生电磁刺激所述活有机体内过程的电磁场的设备，该设备包括：
[0031] -驱动装置，用于产生时变驱动信号，
[0032] -至少一个换能器，响应于所述驱动信号，产生包括所述电磁场的时变信号B(t)，并且，
[0033] 其中，所述信号B(t)包括一个周期性信号bi(t)或至少两个周期性信号bi(t)(i＝1，2，3，...)的叠加，每个信号bi(t)被定义为：
[0034] bi(t)＝ai＊(2exp(-ωot)-(1+exp(-ωoTi/2)) 对于0≤t≤Ti/2[0035] bi(t)＝-bi(t-Ti/2) 对于Ti/2≤t≤Ti[0036] 其中，Ti是bi(t)的周期，ai是bi(t)的振幅，及ωo是确定信号bi(t)的形状的特征频率，并且其中所述换能器还包括根据本发明的至少一个分布式电磁线圈结构。
[0037] 试验确定，基于具有特殊形状的基信号bi(t)(i＝1，2，3，...)的电磁信号的使用，在活有机体的电磁刺激中特别有效。电磁信号B(t)包括一个基信号bi(t)、或优选地至少两个不同基信号bi(t)的叠加。产生这类信号的装置在题为“Device and method for electromagneticstimulation of process within living organism”的相关申请中进一步描述，该相关申请由此通过引用包括在本申请中。
[0038] 典型地，振幅ai(i＝1，2，3，...)被选择为在处理位置处B(t)的峰振幅将在1nT与1mT之间的范围内，优选地在0.03μT与30μT之间的范围内。由于用于电磁刺激的信号B(t)的有效形状，即使小振幅信号也将足以产生有利刺激。这种信号的使用因而在大面积和大规模应用中显著降低能耗。附图说明
[0039] 借助于对示例性实施例的描述，对于如下附图进行的参考，将进一步解释本发明，在附图中：
[0040] 图1代表本发明实施例的示意图。
[0041] 图2代表本发明一个实施例的示意图，其中分布式线圈结构定位在表面区域上方，并且其中线圈子结构的平面与表面区域相平行。
[0042] 图3代表本发明实施例的示意图，其中分布式线圈结构定位在表面区域上方，并且其中线圈子结构的平面与表面区域相垂直。
[0043] 图4例示了用于在本发明的线圈结构中形成“单元”的示例性几何导线布置。
[0044] 图5代表本发明另一个实施例的示意图。
[0045] 图6例示了用来电磁刺激活有机体中的过程的系统。
[0046] 图7例示了根据本发明的第一和第二实施例的在厩中使用的示意性分布式线圈布置。
[0047] 图8代表优选周期性基信号bi(t)的形状的示意图。
[0048] 图9例示了关于用电磁场信号处理的被感染扇尾金鱼的活体试验的结果。
具体实施方式
[0049] 图1a和1b示意性地示出了根据本发明的分布式电磁线圈构造的例子，该分布式电磁线圈构造包括多根预定形状的导线。在图1a的具体实施例中，第一导线100基本是直导线，并且第二导线102是具有多个方块的曲折导线，这些方块由尺寸D、L及W表征。导线100和102相对于彼此布置，从而导线2的部分沿着平行于且接近导线100的长度W布置。
导线100和102因而形成基本呈平面的第一线圈子结构，该第一线圈子结构包括在图1a中由字母B指示的多个基本封闭第一区域或单元。在这个实施例中，单元的面积由曲折图案的尺寸确定，并且可以通过改变曲折导线102的尺寸D、L及W而被改变。通过将导线100和102的一端彼此电气连接并且将导线的另一端电气连接到驱动电路上，电流11可以如图
1a所示施加到第一线圈子结构上。将认识到，当彼此电气连接时，在图1a中的第一线圈子结构(包括导线100和102)可仅由一根导线的几何布置建造。
导线100和102因而形成基本呈平面的第一线圈子结构，该第一线圈子结构包括在图1a中由字母B指示的多个基本封闭第一区域或单元。在这个实施例中，单元的面积由曲折图案的尺寸确定，并且可以通过改变曲折导线102的尺寸D、L及W而被改变。通过将导线100和102的一端彼此电气连接并且将导线的另一端电气连接到驱动电路上，电流11可以如图
1a所示施加到第一线圈子结构上。将认识到，当彼此电气连接时，在图1a中的第一线圈子结构(包括导线100和102)可仅由一根导线的几何布置建造。
[0050] 电流将产生围绕线圈子结构中导线的磁场。产生的磁场的主要部分将基本位于单元B内和附近。这种线圈子结构的分布式布置因而允许在大量单元上施加电磁场，因而在允许对于换能器的特征频率R/L的控制的同时对大面积进行有效覆盖。
[0051] 在一个进一步的实施例中，对于第一线圈子结构的第一和第二导线可布置第三导线104。在图1a中所例示的实施例中，导线104是与曲折第二导线102相邻且平行布置的基本直导线。导线102和104因而以与导线100和102相同的方式，形成第二线圈子结构，该第二线圈子结构形成第一线圈子结构的互补结构。第二线圈子结构具有在第一线圈子结构的单元B之间布置的多个单元A。导线102和104可连接到驱动电路上以允许将电流12施加到第二线圈子结构上，由此产生基本位于单元A内和其附近的磁场。由导线100、102及104形成的分布式线圈结构因而形成线圈结构，该线圈结构通过交替地将电流施加到第一线圈子结构和第二线圈子结构上，允许对由结构覆盖的整个区域的高效电磁刺激处理。
[0052] 在另一个实施例中，多个第一线圈子结构可彼此相邻地布置，有效地形成大面积分布式线圈结构。这在图1a中由形成两个第一线圈子结构的导线100和102和导线104和106所例示。通过将电流施加到导线对(即，导线100和102、导线102和104、导线104和106)上，将产生将基本位于单元A、B、C或D内和其附近的电磁场。以该方式，图1a中的结构可扩展到包括大量这类线圈子结构的分布式线圈结构。
[0053] 在图1b中，示意性地示出了图1a中线圈结构的变形。在这个实施例中，导线108和110被成形以构成具有一个或多个绕组的多个“环路”。如图1b中所示，导线108和导线110的环路被布置以形成交错分布式线圈结构，从而形成与在图1a中的线圈结构相类似的多个环路或单元。环路中绕组数的增加将增强由环路产生的磁场，而不用增大通过导线的电流。通过在不同时间点将电流施加到导线108和110上，由与相应导线对应的环路产生磁场。导线1和2的返回路径可结合成一根导线，如图1b中所示。
[0054] 在图2中，图1的大面积分布式线圈结构布置在例如厩或鱼池的表面区域S之上或之下的一定高度处，因而限定大面积体积V，其中水平(面积)尺寸(典型地10至500米)比垂直(高度)尺寸(典型地2至5米)大得多，在该大面积体积V中保持活有机体，并且电磁场应该施加到该大面积体积V上。本发明的分布式电磁线圈结构的单元将体积划分成预定大小的子体积，并且允许在不同时间点对这些子体积施加电磁场。分布式线圈结构以(能量)高效方式将电磁场有效地施加到在这个体积中存在的活有机体上，如施加到牲畜、鸡、鱼或虾上。
[0055] 图3例示了大面积分布式线圈结构的另一个实施例。在这个实施例中，联系图1所讨论的多个第一线圈子结构300、302布置在表面区域S上。第一线圈子结构并排地布置，使它们的平面与表面区域相垂直，因而将大面积体积V划分成高度由曲折方块波形导线的尺寸D确定的子体积。这类线圈结构允许利用厩中的畜栏的现有框架，作为用于分布式电磁线圈的支撑框架。
[0056] 在大面积线圈结构中，一些线圈子结构可具有比其它线圈子结构大的单元。比如在某些应用中，必须减小在这类大面积线圈结构的边缘处产生的漏磁场。漏磁场的减少是必要的，以减小对于在大面积线圈结构附近的物体或活对象的不期望和/或不受控的电磁场暴露。在该情况下，可优化在大面积分布式线圈结构的边缘处的线圈子结构的形状和方位，以便减少这些漏磁场。
[0057] 在图1a中，示出了基本平面结构。这里，术语“平面”应该在可覆盖数百平方米的大面积分布式线圈结构的情境中解释。在这类大面积结构中，导线可偏离两维平面，例如通过导线在其自己重量下的下垂。因此，术语“平面结构”应该解释为具有比第三维尺寸大得多的二维尺寸的结构。
[0058] 将认识到，形成单元的一个或多个导线的几何形状可具有各种形状和大小。在图4a-e中示出了非限制数量的单元几何形状，如菱形、三角形、正方形及圆形单元。还可能如图4e中例示的通过在导线中创建多个“环路”来形成单元。环路中绕组数的增加将增强由环路产生的磁场。因此，通过在每个环路中选择不同的绕组数，沿分布式线圈结构可改变由每个环路产生的磁场。这类布置允许在一次处理活动中施加不同的场强。依据具体情形的要求可使用不同的几何形状。
[0059] 图5示意性地示出了根据本发明的分布式电磁线圈构造的另一个例子。在这种构造中，分布式线圈结构包括两个分布式线圈500、502，其中每个线圈是基本平面的曲折方波形导线。第一和第二基本平面曲折方波形导线500和502相对于彼此布置，即相对于彼此移位导线方波的一半周期，以形成多个单元E。在这种具体布置中，导线500和502的平面在基本90度的角度下定向。然而其它定向也是可能的。当以与在图1a中例示的相类似的方式施加通过导线500和502的电流时，将产生磁场，其中产生的磁场的主要部分将基本位于单元E内和其附近。这种结构与图1a中线圈结构的不同之处在于，导线对500和502不形成平面子结构。在图5的实施例中，附加直导线504可布置在曲折导线500和502的平面的交线上，由此形成三导线分布式线圈结构，该三导线分布式线圈结构可按与关于图1所讨论的结构相同的方式驱动。
[0060] 典型地，单元的面积可从在0.01至1000m2之间，特别是在0.1与100m2之间的范围中挑选。这类大小允许大面积被有效地处理。此外，这些面积大小与在其中保持活有机体的建筑物中的结构的典型尺寸相对应，如其中在喂养或饲养期间保持牲畜的天花板支撑结构或畜栏。这些结构可用作分布式线圈结构的支撑。
[0061] 图6示意性地示出了使用电磁场刺激活有机体内的过程的系统。在图6a中描绘的系统包括用来产生驱动信号的电子设备600，其中所述驱动信号联接到本发明的一个或多个分布式电磁线圈结构602、604上。如果线圈不是大面积分布式线圈，或者如果分布式线圈结构不覆盖其中保持活有机体的整个区域，则系统可包括用来在单元下方或上方或至少其附近吸引动物的一个或多个吸引装置606、608。吸引装置可电子地连接610到电磁线圈的驱动电路上，从而可以同步喂养和电磁刺激。
[0063] 分布式线圈结构可以包括具有图6b中描绘的六边形导线布置的单元。在这个实施例中，双导线结构612、614绕支撑框架616盘旋。典型地，单元可以具有在近似1米至4米之间的直径。吸引装置可以布置在六边形单元的中心。启动吸引装置，例如新鲜水或食物供给，可以触发分布式换能器的驱动电子装置。在驱动电子装置启动时，时变电流将施加到换能器的双导线上，由此使在吸引装置的直接邻近中的虾和/或鱼经受时变电磁场。
[0064] 支撑六边形导线布置的框架616由按六边形布置的六根杆构成。在中心618，杆由允许杆折叠的铰链机构彼此连接。在折叠位置，单元可容易地被运输。
[0065] 在厩中的牲畜的情况下，吸引装置可以是自动食物或饮水供给或挤奶机器人。吸引装置的使用因而允许高效大规模电磁刺激，而不要求线圈结构覆盖其中活有机体保持的整个区域。
[0066] 图7例示了根据本发明第一、第二实施例及第三实施例的分布式电磁换能器的示意图。这些换能器被优化，以便将时变电磁场施加到在大型区域S(如牲畜的厩)中保持或散养的大型活有机体的群体上。换能器可以布置在厩的地板中，或者悬挂在厩地板表面上方的一定高度处。
[0067] 图7a描绘具有线圈结构的换能器，其中线圈的基本结构与在图1例示的结构相类似。线圈结构覆盖两个厩700、702的部分面积。曲折导线704和706及导线708、710、712、714被布置成使得它们覆盖布置在每个厩中央过道718、720的相对侧的细长厩畜栏716a、
716b、716c、716d。在这种具体布置中，每个厩的分布式线圈结构仅使用第一厩700的三根导线704、708、710和第二厩的三根导线706、712、714建造。而且，导线的布置被选择以使得导线可在一个中心点722处连接到适当的驱动电子装置。
716b、716c、716d。在这种具体布置中，每个厩的分布式线圈结构仅使用第一厩700的三根导线704、708、710和第二厩的三根导线706、712、714建造。而且，导线的布置被选择以使得导线可在一个中心点722处连接到适当的驱动电子装置。
[0068] 图7b描绘包括沿厩等的区域S的长度方向平行布置的多根导线724、728、732的换能器。在区域S的一个端侧处，导线由在与区域S的长度方向相垂直的方向上延伸的另外导线彼此电气连接。在区域S的另一侧处，导线在中心点处连接到驱动电子装置上。相邻导线因而形成细长线圈结构(细长“单元”726、730)，每个覆盖总区域S的预定子区域。典型地，导线的长度在10与100米之间。在导线之间的间隔在1与5米之间。
[0069] 在第一阶段中，驱动电子装置在预定第一时间段内施加时变电流通过第一细长线圈结构的第一和第二导线724、728。以这种方式，在第一细长线圈结构下方或上方或直接附近存在的牲畜经受时变电磁场。此后，电子装置在第二阶段中施加时变电流通过第二细长线圈结构的第二和第三导线728、732。这个过程将被重复直到最后一个线圈结构为止，由此有效地暴露在区域S中存在的所有牲畜。
[0070] 将认为以上线圈结构的各种变形是可能的。例如，在一个实施例中，在图7b中所描绘的多个线圈结构可以彼此相邻地布置，以便有效地覆盖非常大的区域。在另外的实施例中，在图7a中所描绘的换能器中的每根导线可以具有分布式形状。导线例如在它经另外的导线连接到其它分布形导线上之前，沿厩的长度可以曲折一次或多次。这类实施例的例子在图7c中描绘。
[0071] 由分布式线圈结构产生的低场强度场对活有机体中的过程的有效刺激取决于施加电磁场的时间形状。本发明的一个方面涉及如下认识：包括特定形状的一个或多个、但优选地至少两个周期性电磁信号的叠加的信号在生物过程的刺激(包括免疫系统的刺激)中特别有效。由系统产生的电磁信号优选地包括时变电磁信号B(t)，该时变电磁信号B(t)包括其中某些频率或频率区域比其它更强烈呈现的频率谱。
[0072] 在另一个实施例中，B(t)包括一个周期性基信号bi(t)、或至少两个周期性基信号bi(t)(i＝1，2，3，...)的叠加，每个基信号bi(t)定义为：
[0073] bi(t)＝ai＊(2exp(-ωot)-(1+exp(-ωoTi/2)) 对于0≤t≤Ti/2[0074] bi(t)＝-bi(t-Ti/2) 对于Ti/2≤t≤Ti[0075] 周期性基信号bi(t)在图8中描绘。Ti是周期性信号bi(t)的周期，ai是振幅，ωo是确定信号bi(t)的形状的特征频率。试验确定，基于具有特殊形状的基信号bi(t)(i＝1，2，3，...)的电磁信号B(t)的使用，在活有机体的电磁刺激中特别有效。优选地，特征频率ωo基本匹配分布式线圈结构的R/L比值，其中R代表电阻，并且L代表(诸)感应线圈的电感。产生这类信号的装置在题为“Device and method forelectromagnetic stimulation of process within living organism”的相关申请中进一步描述。
[0076] 典型地，特征频率ωo从在200与20,000rad.s-1之间，更优选地在500与-1 -115,000rad.s 之间，特别是在1000与10,000rad.s 之间的范围中挑选。振幅ai(i＝1，
2，3，...)被选择以使得在处理位置处B(t)的波峰振幅将在1nT与1mT之间的范围中，优选地在0.01μT与10μT之间的范围内，并且周期Ti(i＝1、2、3...)从在0.01ms与1000ms之间，优选地在0.1ms与100ms之间的范围中选择。
2，3，...)被选择以使得在处理位置处B(t)的波峰振幅将在1nT与1mT之间的范围中，优选地在0.01μT与10μT之间的范围内，并且周期Ti(i＝1、2、3...)从在0.01ms与1000ms之间，优选地在0.1ms与100ms之间的范围中选择。
[0077] 这种信号的有效性在对扇尾金鱼(Carrassius Auratus spp.)进行的多个活体试验中示出。金鱼严重地感染有外寄生物(鳃寄生物)，如指环属/三代虫属、车轮虫属、斜管虫属及口丝虫属。这些类型的寄生物感染在鱼的养殖阶段频繁地发生，并且在存储和国际运输期间归因于大型群体填充在一个体积中这一事实而强度增加。这类感染及其后的二次细菌感染如不处理会引起高死亡率。
[0078] 图9示出了来自对于范围从0.15μT至50μT的六种不同场强度的电磁刺激处理的典型结果。每天将鱼暴露于时变电磁场30分钟，该时变电磁场包括关于图7中所描述的至少两个周期性信号。结果表示，对照组在第28天遭受高达52％的死亡率。相反，电磁处理的鱼的平均死亡率在第28天是15％。当使用比0.05μT小的场时，处理的有效性稍微降低。这些结果是可再现的，并且示出了在使用的所有场强度级下，使用由本发明的设备产生的信号的低能电磁处理都导致死亡率的显著降低。
[0079] 本发明不限于在动物中免疫响应的大规模电磁刺激，而是也可应用于人类，比如用在防止诸如禽流感或生物攻击之类的疾病的(预防性)处理中。此外，本发明不限于以上描述的实施例，这些实施例可以在所附权利要求书的范围内变化。
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