電圧形インバータを用いた細胞曝露評価用20kHz磁界発生装置の開発

摘要

近年，誘導加熱（IH）調理器の普及が急速に進んでいる。それに伴い，IH調理器等で使用される中間周波磁界の生体影響に対する関心が非常に高まっている。本論文ではその生体影響の調査・研究用試験用磁界発生装置の設計法を示す。生体影響を調査・研究するためには細胞を対象とした実験が行われるため，広範囲かつ高磁界を発生させることが可能な電源および磁界発生用コイルが必要である。さらに，長時間動作（数時間から数日間）の連続動作が要求されるため，電源・コイルにおいても同様に長時間の安定動作が要求される。従来，磁界発生装置の電源には線形増幅回路の正弦波交流電圧を出力する電源が使用されていた。しかし，その出力範囲には限界があるため高磁界を発生することは困難である。これまでに，磁界発生コイルの研究は盛んに行われてきたが電源部までを含めた磁界発生装置全体の設計法を示した文献は著者らの知る限りないように思われる。本論文では，電圧形インバータを用いた生体影響の調査・研究のための細胞曝露評価用磁界発生装置の設計・製作を行い，解析と実験によりその有用性を明らかにする。%Recently, induction-heating (IH) cooking apparatus have come to be widely used in Japan. There has been growing public concern for the biological effect of intermediate frequency magnetic field of IH cooking apparatus. This paper presents an alternating magnetic-field generator at 20 kHz for biological research using a single phase inverter and a series LC resonant circuit. In order to investigate biological effect, the power supply and magnetic field generator coil which can generate a wide area and a high magnetic field are required. A conventional magnetic-field generator can produce less than 1 mT at 20 kHz, a linear amplifier is used as a power supply. Biological research undertaken by a university and a research center has evaluated the leakage flux from IH cooking apparatus. The validity of the coil design is confirmed by the experimental results. These results show that the magnetic-field generator produces 3.4 mT at 20 kHz, and its magnetic flux waveform has low distortion.