导电织物电磁屏蔽特性的数值计算

采用绝对稳定的时域有限差分法,结合完全匹配层(PML)吸收边界条件,计算了由直径为微米量级导电纤维构成的织物对TEM波的屏蔽.考察了织物的几何参数、纤维的电磁参数和入射场极化方向与屏蔽效能(SE)之间的关系.在此基础上,对薄膜和织物的电磁屏蔽特性进行了对比分析.用我们研制的新型导电纤维编织的织物样品进行了测量,结果和数值计算符合较好。

电磁脉冲作用人体的数值模拟和分析

建立色散介质3维真实人体模型,用色散介质时域有限差分((FD)2TD)方法计算了强电磁脉冲(EMP)对人体的作用。结果表明,电磁脉冲对人体的透入主要决定于脉冲前沿,受脉冲宽度的影响较小;透入体内的脉冲,相对辐照脉冲显著变窄;人体吸收的电磁能没有明显受到辐照脉冲能注量的影响;虽然人体从单个脉冲吸收的能量远低于用比吸收能定义的安全标准,但这种剂量的照射在离体培养的人肝细胞(L 02)上却产生了明显的生物学效应,这意味着比吸收能难以作为人员安全评估标准。

屏蔽人体模型对电磁波吸收的数值模拟研究

本文用时域有限差分法计算了三类电磁特性不同的材料屏蔽下三层无限长椭圆柱人体模型对电磁波的吸收。结果表明 ,功率密度相同 ,频率在 0 .2～ 6GHz之间的平面电磁波照射下 ,模型吸收的能量、能量在体内的分布及两者对入射电磁波频率的敏感程度严重地受到外加屏蔽的影响。考察了屏蔽材料的电磁特性与其屏蔽效能之间的关系。三类材料的比较显示 ,对人体电磁辐射防护 ,耗散材料优于非耗散材料 ,导电材料优于非导电材料。

电磁场时域解的差分-谱混合方法

经典的时域有限差分方法由于受到稳定性条件限制,在分析含有细微结构的散射体时,计算代价很高。为克服这一缺陷,提出了一种求电磁问题时域解的差分-谱混合方法。文中采用适当近似,将Maxwell方程中各物理量作周期延拓,利用延拓前后各物理量在第一个周期上保持不变,其频谱由连续谱变为离散谱的特性,将连续谱问题转化为离散谱求解。周期延拓后,空间各点场量的离散谱通过求解频域Maxwell差分方程得到,利用Fourier逆变换导出原问题的时域解。该方法的优点是不受稳定性条件的限制,对处理散射体特征结构尺寸远小于激励源波长的电磁问题明显优于FDTD方法,而且它能处理任何线性色散介质,和完全匹配层边界条件结合使用时不需要额外代码。数值试验表明,该方法实现简单,精度高。

多目标重访细胞成像测量系统

对显微镜下大量的活细胞进行长时间地重复观测是一项细致而又需要耐心的工作 ,完全依赖于人工操作不仅难度大又易引入人为的误差和错误。为了使这项工作得以轻松准确的完成 ,开发能对大量细胞进行重复和长时间观测的工具实在必要。以 CCD技术和计算机自动控制技术为基础 ,研制了一套自动成像测量系统。该系统能够定时自动对多个目标进行重复摄像和分析。其对目标的重访精度小于 4μm,完全可以满足精确地对大量细胞长时间重复观测的需要。这一设计解决了一个实际问题 。

核电脉冲对人体作用的仿真讨论

用色散介质时域有限差分 ((FD) 2 TD)法 ,结合卷积完全匹配层 (CPML)吸收边界条件 ,计算了核电脉冲(NEMP)对人体的作用。讨论了色散在宽频带脉冲对人体作用中的影响。在计算结果的基础上 。

细胞间隙连接通信及电磁抑制作用的理论模型

在细胞间隙连接处于自组织临界状态的假定下建立细胞间隙连接通讯模型,由此模型讨论了作为敏感区域的细胞膜在细胞通讯中所起的信息汇、信息闸和信息通道的作用,以及工频电磁场通过对间隙连接的作用而使细胞通讯功能受到抑制.利用实验数据进行了定量分析,得到与实验比较符合的结果.

8毫米波辐照鼠皮肤损伤观察及温升仿真

采用苏木精-伊红(HE)染色法对8毫米波辐照不同时间的小鼠皮肤组织切片染色.结果表明随着辐照时间的增加,组织损伤也在逐步加深.建立了考虑血流灌注和水分蒸发失热的一维生物热传导模型,数值计算得出动物表皮温升,计算结果与实验测定结果吻合较好.进一步计算得到了不同辐照时间,动物皮肤不同深度的温升.理论计算和实验相结合,得到了温度与组织损伤之间的关系,结果表明当组织温度上升约16℃时,可以引起组织形态的明显变化.

高功率毫米波辐照鼠疼痛阈值及应激反应

高功率8 mm波辐照时,大小鼠均产生热应激反应,依次经历平静期、警戒期、相持期和衰竭期。鼠的热痛阈值温度为(43.1±1.8)℃,这一阈值与鼠的质量、初始温度、辐照功率密度等无关。辐照3 s时:辐照功率密度为3.5 W/cm2时体表温升为(8.4±1.0)℃;辐照功率密度为7.0 W/cm2时温升为(21.1±3.0)℃。实验还测定了警戒期持续时间,结果表明动物应激反应的剧烈程度与警戒期持续时间相关。建立了小鼠警戒期持续时间与小鼠体表面积、有效辐照面积、辐照功率密度之间的关系,并将这一实验结果推广到大鼠。

在高功率毫米波暴露下大鼠和小鼠的致伤和致死实验观察

使用高功率8mm波源，实验观察了在平均功率密度P0≈3．5W／cm^2，不同暴露时间、不同暴露部位条件下，对小鼠和大鼠的致伤和致死情况。实验发现，高功率8mm波暴露下大鼠和小鼠的致伤特点类似于不同程度的烧伤，而眼睛、耳朵等器官易受永久性的损伤。致死实验发现，体重10～200g的大、小鼠由高功率毫米波致死时吸收的能量W与体重m有着较好的线性相关性。

被测对象温度呈现空间分布时的红外测温偏差研究

本文研究了红外测温仪测温视场内,对象温度有空间分布时对红外测温结果的影响。利用点热源检测了红外测温仪视场的特征,提出了红外测温仪视场采温平均权重函数的概念,然后通过实验证明了红外测温仪视场区点热源温度的加权可叠加性。根据测得的本实验条件下的权重函数,分析了在几种温度分布情况下,测量结果与真实结果的偏差程度。理论及实验证明,可以用对红外测温仪测量值进行修正的办法来减小因视场内温度有空间分布引起的测量偏差。

高功率毫米波辐照大鼠失能效应的脑电观察

使用高功率8毫米波辐照清醒的大鼠,同时测量其脑电图。用小波进行多分辨分析,将脑电信号分解成各个节律信号,分析其变化。辐照时,大鼠出现了非节律性的高幅δ波,而且在慢波中夹杂着癫痫样放电,这说明大鼠在受到辐照时产生高度节律紊乱,提示了其受到强烈刺激而进入失能状态。大鼠受到辐照时失能期为辐照第(1.3±0.5)s到(17.2±2.3)s,辐照于30 s时结束,第(62.7±2.6)s时,其脑电图开始恢复。结果表明:大鼠受到高功率毫米波辐照时最佳失能发生在表皮温升较快、表皮损伤较轻的时候,过长时间的辐照不会延长其失能时间,反而会导致其损伤加大。因此,应用高功率毫米波的失能效应时须控制一定剂量。

宽频电磁脉冲辐照引起大鼠生殖系统的损伤与修复

采用酶联免疫吸附法测定血清睾酮、精子顶体酶、睾丸组织中超氧化物歧化酶和丙二醛含量;CASA系统检测精子的活力指标;TUNEL法检测睾丸组织中生精细胞的凋亡情况。结果表明,大鼠生殖系统所受到的即时损伤与修复与辐照脉冲的场强和脉冲数有关,场强越高,脉冲数越大,损伤越明显,修复越困难。结果提示,在实验条件下,场强的影响比脉冲次数的影响更显著。

高功率毫米波辐照对小鼠皮肤组织拉曼光谱的影响

运用显微激光拉曼仪测定了正常小鼠离体皮肤0-300μm不同深度的拉曼光谱。实验还测定了8 mm辐照一定时间后小鼠受辐照皮肤组织的拉曼光谱。实验结果表明毫米波辐照后皮肤拉曼光谱峰位857,936,1658 cm^-1的相对强度随着辐照时间的增加而减少。这表明由于毫米波热效应皮肤组织中的胶原蛋白构象发生了改变甚至分解,从而进一步表明皮肤组织受到了不可恢复的损伤。

高功率厘米波辐照黄粉虫幼虫和草坪热效应研究

建立了高功率厘米波辐照平台,测定了黄粉虫幼虫和草坪的表面温升及黄粉虫幼虫致死百分率。实验结果表明,高功率厘米波辐照过程中黄粉虫幼虫温度与辐照时间呈一定函数关系;草坪温度与辐照时间也呈一定函数关系,但两者不同。由实验结果拟合得到了辐照过程中黄粉虫幼虫表面温升与辐照时间之间的关系和黄粉虫幼虫致死百分率与辐照时间及致死百分率与温度的函数关系。实验观察了不同时间厘米波辐照对草坪的影响。观察结果表明温度超过一定数值时,厘米波辐照将损伤草坪。采用图像处理方法得到了草坪损伤的量化结果,并进一步得到了草坪损伤程度与辐照温度的函数关系。

高功率毫米波辐照的表面蒸发失热效应生物传热模型

在高功率毫米波辐照新鲜皮肤组织加热时,实验测得的表面温升比表面绝热Pennes模型计算温升低很多,提出对于含水量较大且易从皮肤表面蒸发的组织,生物传热的Pennes方程必须考虑水分蒸发失热的因素．我们将蒸发失热项加入Pennes传热方程中,并对这样的理论模型作了一些探讨,在长时间毫米波辐照加热时,表面温度最终会趋于饱和平衡．

毫米波辐照下大鼠脑电的长程相关性

通过脑电长程相关性的分析,定量研究了35 GHz毫米波辐照大鼠时产生的应激反应。通过退趋势分析法,得到反映高频成分的标度指数,显示在辐照前该成分具有布朗噪声的特性,辐照时具有长程相关性;而反映低频成分的标度指数显示在辐照前该成分具有长程相关性,辐照时成为布朗噪声。引进应激指标参量低频成份标度指标数/高频成份标度指标数,用其值的平均变化率来衡量大鼠在35 GHz毫米波作用下应激反应的剧烈程度。通过计算得到辐照时应激指标参量增加了49.9%±13.6%,说明35 GHz毫米波辐照使得大鼠脑电的高频部分变得更加有序,而低频成分变得更加无序,表明大鼠受35 GHz毫米波辐照而产生了剧烈应激反应。

电磁能在人体不同组织中的积蓄及其影响因素

该文从经典电动力学的玻印廷矢量和麦克斯韦场方程推导出了人体组织比吸收率的一般表达式 ,根据表达式中三个基本的复数电磁参量在不同生物组织、不同频率下的可能取值 ,讨论了三个复数电磁参量对生物组织比吸收率的影响。结果表明 ,在非磁性组织中 ,当f<0 .5GHz时 ,电磁损耗主要是组织电导率决定的 ;当f>0 .5GHz时 ,随频率升高介电损耗变得更为重要。某些人体组织 (如脑组织 )中含有微小的磁性物质 ,通过估算发现这些磁性体的比吸收率是周围非磁性组织的 4 0 0多倍。

NY-1高功率微波辐射源功率密度的简易测量

微波的生物热效应能使蛋白质变性。蛋白质变性所需要的辐照时间取决于入射的功率密度,所以高功率微波功率密度的测量是研究微波生物效应的基础。利用纸水混合介质的介电常数,计算出微波波阻抗,利用介质和空气界面上的反射系数和介质中衰减系数以及蒸发的水的质量,从而求出入射的微波功率密度。

铁基纳米晶微丝在电磁屏蔽纺织材料中的性能

近年来，随着科技进步和社会经济的迅速发展，各种电子、电力设备大量出现在人们的日常生活和工作中，随之而来的电磁辐射污染问题也日益严重。如何减少电磁污染对人体健康的危害，已成为人们越来越关心的问题。电磁场只有进入生物体内，并直接与生物系统发生相互作用才能产生生物效应，因此。