电磁波的生物学窗效应

本文分别以人的肝癌细胞和动物脑组织为生物学对象 ,以荧光标记和同位素示踪为实验方法 ,以激光扫描共聚焦显微镜和液体闪烁计数器为检测仪器 ,以荧光强度和放射性强度为检测Ca2 + 量的特征指标 ,进行了电磁波生物学非热效应的典型代表电磁波生物学窗效应的实验研究。两种实验均表明了电磁波生物学频率窗效应和强度窗效应的存在且有相同的窗频率。基于本文的实验研究并结合其他文献的结果 ,可发现电磁波生物学窗效应具有以下基本特征 :(1)不同生物组织都会在 15～ 16Hz左右存在一个频率窗 ;(2 )生物学窗效应既可由ELF(极低频 )正弦 (调制波 )振幅调制的高频电磁波 (载波 )产生 ,又可由ELF连续波或ELF脉冲波产生 ,只是前者的频率窗只体现在调制波频率上而不体现在载波频率上 ,而且 ,前者的窗效应频率与后者的窗效应频率是相同的 ;(3)频率窗分布的一般规律为 fn=(2n +1) fc,式中 ,n =0 ,1,2… ,fn 为第n个窗频率 ,fc 为基频即最低的那个窗频率。实验研究还表明 ,这一分布规律在 0～ 135Hz范围内是正确的 ,且基频 fc≈ 15～ 16Hz;(4)只有特定频率参数与特定强度参数恰当组合的电磁波才能产生生物学窗效应 ,或者说 ,窗效应是电磁波频率和强度的二元函数。

生物电磁剂量学及人体吸收电磁剂量的数值分析

本研究首先概述了生物电磁剂量学的基本内容,接着说明求取人体所吸收电磁剂量的理论剂量学方法及其具体实施步骤,最后,用FDTD这一理论剂量学方法计算了频率为300MHz和1000MHz的正弦电磁波在归一化(即环境功率密度为1mW/cm2)照射条件下人体内的分布比吸收率SAR(r)、人体主要组织的平均比吸收率SARa和在该组织中SAR(r)的最大值、求出了人体全身平均比吸收率WBA-SAR、绘制了人体各剖面层的平均比吸收率SARa沿人体纵向的分布曲线。本研究所列的分析方法和实施步骤,可适于求取任意频率正弦电磁波照射下人体及各组织的SAR(r)和SARa,因而可为电磁波的生物学效应研究、效应机理研究、效应应用研究和非电离电磁辐射安全标准的制定奠定量化基础。

电磁波对细胞内外离子浓度影响的基本理论

磁波生物学非热效应的一个代表性事例是对离子 ,比如Ca2 + 穿越细胞膜的影响 ,从而导致细胞内外离子浓度比值发生变化。阐述电磁波对细胞离子浓度影响这一生物学非热效应的基本理论 ,以此为电磁波生物学非热效应机理研究提供理论基础。该基本理论基于两个角度 :一是物理学角度 ,即视生物组织和细胞膜为一般的电磁媒质 ,由物理学角度分析可看出 ,一定参数的电磁波可使细胞内外二价离子浓度的比值发生 10 -6量级的变化 ,这相当于正常细胞内外钙离子浓度在固有比值 10 -4 的基础上发生了 1%的变化 ,与细胞产生动作电位时需要细胞内外电荷密度的比值在固有的 10 -4 基础上发生 1%的变化比较 ,可知基于物理学角度 ,电磁波在引起生物学非热效应方面是有意义的 ;二是生物学角度 ,即视生物组织和细胞膜为特殊的生命物质 ,由生物学角度分析可看出 ,一定参数的电磁波可导致在 1秒钟内有 10 6量级的二价离子穿过细胞膜 ,与用趋化 (趋药 )性试验证明了的要使白细胞的生活状态发生有意义变化需要额外有 10 3 量级的分子通过细胞膜比较 ,可知基于生物学角度 ,电磁波在引起生物学非热效应方面也是有意义的 ,因为无论是细胞内外离子浓度的变化 ,还是电荷穿越细胞膜迁移所携带的信息都会改变细胞自身的生理和生化状态。

细胞胞浆Ca^(2+)浓度的时-频分析及ELF脉冲电磁波产生的生物学窗效应

本研究以实验为基础,对细胞胞浆Ca2+浓度进行时-频分析,进而研究ELF脉冲电磁波在细胞胞浆Ca2+浓度时-频域内产生的生物学效应和生物学窗效应。结果表明:细胞胞浆Ca2+浓度在时-频域内有其固有的频谱特征,其中包括连续谱和离散谱。有的参数的电磁波可在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学效应而有的参数的电磁波却不能。若能够产生生物学效应,则有两个特征:一是使胞浆Ca2+浓度在时-频域内的连续谱变窄,具体表现为连续谱中的高能谱分量被抑制;二是使离散谱的分布和离散谱的频率发生了变化。同时,能够在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学效应的电磁波脉冲频率和脉冲强度是离散的和间隔的,这意味着,ELF脉冲电磁波能够在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学窗效应。本研究使用的脉冲频率范围内有两个频率窗,它们是16Hz和45Hz;使用的脉冲强度范围内有一个强度窗,是53V/m。

电磁波的生物窗效应及其回旋谐振理论

本文列举了电磁波生物学窗效应的典型实验结果,综述了说明频率窗效应的回旋谐振理论。我们在考虑构成细胞膜通道的α-螺旋蛋白质几何参数和化学参数的基础上,改进了膜通道内电位的分布模型,修正了带电粒子在膜通道中运动的回旋本征频率的表达式,并在回旋谐振理论的基础上推导出了一组引起生物学效应的量子态功率密度。

细胞膜上的自电场应力

细胞膜上的自电场应力牛中奇（西安电子科技大学，西安）关键词：细胞膜，介电常数，电场应力ＴＨＥＳＥＬＦ－ＥＬＥＣＴＲＩＣＦＩＥＬＤＳＴＲＥＳＳＥＸＥＲＴＥＤＯＮＣＥＬＬＭＥＭＢＲＡＮＥ￥ＮｉｕＺｈｏｎｇ－ｑｉ（ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａ...

微波听觉效应中产生声学信号的电场应力机理

提出了一种不同于文献报道的微波听觉效应中声学信号的产生机理，该机理建立在作用于人或动物颅骨两个表面的电场应力基础上，起因于皮肤—颅骨和颅骨—脑组织界面上电参量的不均匀性及形变引起的质量密度变化。在考虑空气—皮肤，皮肤—颅骨，颅骨—脑组织界面对电磁波的反射和各组织对在其内传播的电磁波衰减的条件下，求得各界面处的电场强度，利用付里叶变换和巴塞瓦等式求得对微波听觉效应有贡献的微波能量占微波脉冲总能量的比率，进而求得作用于颅骨表面对产生声信号（频率为２０Ｈｚ到１．４×１０４Ｈｚ）有贡献的电场应力峰值。基于常用于实验的一组参数的计算结果表明。

中国北方涡旋纹岩画的图像学研究

岩画符号系统中,涡旋纹与同心圆重圈纹常会被相提并论,其实这两种符号不仅造型概念有别,图像原型也有所区别,因而在研究上应当区别对待。就数量与分布而言,涡旋纹远不如重圈纹在北方岩画分布中那样具有普遍性,却集中出现于两地,一是内蒙古东部的赤峰岩画区,二是宁夏中部黄河东岸的灵武岩画区,后者是北方岩画涡旋纹符号最为集中与发达的区域。宁夏灵武涡旋纹岩画非常具有代表性。灵武涡旋纹岩画在贺兰山岩画系统中更清晰地反映了与黄河的特殊关系,是整个北方岩画系统中凝聚着黄河古代文化色彩的一个集生存与宗教祭祀为一体的古代图像志资料。

电磁波生物学效应实验的要素

本文讨论电磁波生物学效应实验的要素.实验要素是指在实验中应控制且在实验报告中应给出的参数和条件.实验要素是评价实验结论合理性和可靠性的重要依据.

微波听觉效应机理分析

本文提出了微波听觉效应的电场应力机理.并以分层生物模型为基础,利用生物组织的电参量和电磁波在生物组织内的传播特性,借助付里叶(Fourier)变换和巴塞瓦(Parseval)等式分析了作用于颅骨两表面可闻声频的压强峰值并与文献报导的有关结果作了比较.

一种微生物检测的生物电化学方法研究

在对细菌的代谢过程和基质氧化还原机理进行分析研究中,将生物电池应用于色素还原试验法,通过对细菌中氧化还原作用而生成的电子数的计测,以实现对细菌数的测定。由此研制成一种能快速测定奶乳制品中细菌含量的电化学生物传感器,对牛奶中的杂菌进行了测量,实验结果表明,该生物传感器能有效的测定鲜奶中的微生物含量。与检测细菌的标准平板培育法比较:该方法具有操作简单、测量速度快的特点,对同一种试样的细菌含量的测定仅需要十分钟,而用标准平板培育法至少需要二十四个小时。

微波谐振腔微扰测量法在线监测烟支湿度及密度

对微波谐振腔微扰法检测基本理论和工作原理进行了论述,给出了含有微量水分介质的等效介电常数的计算式,建立了烟支密度和湿度与谐振腔谐振点的频偏及半功率点带宽的数学表达式,设计了适用于烟支湿度密度连续测量的谐振器及检测系统,可实现烟支湿度密度的在线连续测量。该系统采用TM010谐振模,以扫频法检测谐振腔空腔和有烟支状态下的幅频特性,获得谐振频率、峰值功率及半功率带宽。根据相关数学式得到了烟支的湿度和密度。该检测方法具有快速、连续、分辨力高、无污染和操作安全简便等优点。

手机辐射与人体头颅相互作用的仿真分析

手机与人体相互作用中涉及两方面问题,一是人体吸收的电磁剂量是否超过限值标准从而对人体造成伤害;二是人体对手机的辐射特性会产生什么影响。采用时域有限差分(FDTD)法经数值仿真进行探讨。结果表明,当手机内置PIFA天线、辐射频率为1 800 MHz、辐射功率为1 W时,人体头颅的总体平均比吸收率未超过ICNIRP颁布的公众基本限值标准,但头颅内任意10 g组织中平均比吸收率的最大值却超过了公众基本限值标准。同时,头颅的影响使手机的辐射特性发生变化,当手机贴于左耳时,手机天线的方向图较之于处在自由空间时的方向图而言发生了向上、向左的偏斜,并且辐射到空间的功率约为辐射总功率的60%,被头颅吸收的功率约为辐射总功率的40%。

离子跨膜迁移几率对电磁波的响应

本文提出了细胞膜通道中离子跨膜运输的物理图象并通过数值模拟,研究了离子跨膜运输的几率对电磁场的响应,认为膜通道内离子的能量、势垒的高度以及势垒的宽度均对跨膜运输的离子的几率产生影响。

射频电磁波生物学效应实验系统的研制

设计和研制了一套用于研究电磁波非热效应的实验系统.该系统综合了工程上的TEM小室、开阔场地测量屏蔽室和微波暗室的优点,能产生一个具有极端的宽带特征、分布均匀、易于测量的电磁场区域,对周围的人或设备无害或无干扰.

提高传感器输出特性线性化的神经网络方法

采用BP神经网络结构和LM网络学习规则对传感器系统的非线性误差进行线性校正和补偿 ,并对网络结构进行了适当的改进。用Matlab语言实现 ,计算比较了使用两种不同初始化规则和网络结构时对网络性能的影响。计算机仿真实验表明使用NW初始化规则并改进网络结构后 ,网络的收敛速度更快 ,拟合精度也有所改善。

离子跨膜迁移的几率波理论

基于细胞结构、已有的机理分析理论和实验事实,我们提出解释电磁场生物学窗效应的几率波理论。该理论将细胞膜通道看成是周期性分布的势垒,给出了离子跨膜迁移的物理图像;修正了膜通道内离子能量相对于外加电磁场频率的关系;应用波函数的概念,给出了低强度电磁场作用下,离子跨膜迁移的几率。数值仿真结果分析了影响离子跨膜迁移的物理因素。结果显示该理论可解释电磁场生物学窗效应的现象。

基于电化学传感器的菌量实时检测系统

设计一种奶乳制品含菌量实时检测系统,该系统基于细菌代谢过程和基质氧化还原机理,由将色素还原法应用于生物电池而设计制作的电化学传感器、电源板和以TMS320LF2407A作为主控芯片的DSP系统组成。通过检测系统对牛奶含菌量进行检测并与传统平板培养法相比较,结果表明:该系统能有效检测奶乳制品中的微生物含量,操作简单,测量速度快,具有较高的稳定性和可靠性,检测时间为10 min.该系统还可用来对被测对象中细菌的滋生情况进行实时监测。

人体对电磁脉冲吸收剂量的仿真研究

在对39种人体组织的复介电常数进行二阶德拜式拟合的基础上,基于分辨率为3×3×3mm的人体结构模型,采用与频率相关的时域有限差分法((FD)2TD),对两种电磁脉冲作用下局部比吸收能量和感生电流密度分布进行了计算分析。结果表明,人体内局部比吸收能量和感生电流密度分布与入射电磁脉冲的频谱特性密切相关。在两种电磁脉冲作用下,人体全身平均比吸收能量分别为0.0138PJ/kg和0.0340PJ/kg。

时域有限差分法分析混响室中场的均匀性

针对目前仿真分析混响室内的场分布过程中计算量大、耗费时间长和对计算机配置要求高的现状,用在一定的约束条件下随机分布于球面上的一组等效源辐射的平面电磁波叠加而成的一维推进的重叠平面波模拟搅拌器搅拌过程中混响室内的电磁波,并采用时域有限差分法(FDTD)法对基于上述模型的混响室内的场分布进行了仿真计算,得出了使混响室内场分布达到不同均匀度要求时所需的最佳重叠入射平面波的数目。结果表明:采用的方法不仅可以有效缩短混响室设计中必须首先进行仿真分析的仿真计算时间,而且可针对预设场分布的均匀度要求,有目的地设置等效源的个数和位置,从而使整个仿真过程更加集约化。