极低频磁场对胞内钙振荡影响的机理分析

基于双钙库模型,本文以离子跨过细胞膜、细胞器膜迁移的几率作为细胞对电磁场的响应因子,来调制流过膜通道的离子的速率,进而影响细胞内钙离子的浓度。数值分析表明:在极低频磁场的作用下,一定能量因子下的频率条件或是一定频率因子下的能量条件可引起钙振荡形式的变化;窗效应是频率因子和能量因子共同作用的结果。     

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%.     

细胞内自由钙离子浓度变化的时-频分析

了解细胞内自由钙离子浓度([Ca~(2+)]_i)的变化规律是探知细胞乃至相关生物组织生存及健康状况的手段,而采用时-频分析方法则可获得其变化规律中较多的深层次信息.为了更好了解癌细胞与正常细胞内[Ca~(2+)]_i变化规律间的差异以及各自的特征,选取3种癌细胞和4种正常细胞作为实验对象.首先,用荧光试剂对各细胞样品进行负载,再用激光扫描共聚焦显微镜对细胞内的荧光强度进行测量,以获得细胞内[Ca~(2+)]_i的时域数据;接着,对时域数据进行时-频分析,并给出时-频分布函数的等值线图.结果表明,虽然癌细胞和正常细胞内[Ca~(2+)]_i的变化在时-频域内均有连续出现和离散出现的两类谱带,但癌细胞与正常细胞间的差异却是明显的.差异主要表现在:癌细胞中连续谱带的宽度大于正常细胞连续谱带的宽度,癌细胞中只有1条离散谱带,而正常细胞中却有2条离散谱带;不同癌细胞中离散谱带的中心频率相同,而不同正常细胞离散谱带的中心频率却各不同;癌细胞离散谱带中各频谱分量的相对振幅大于正常细胞各频谱分量的相对振幅.这些结果既为鉴别癌细胞提供一个新的指标,也为认识不同正常细胞的健康状况提供新的参考数据,同时可为电磁波的生物学窗效应机理研究奠定生物学自身的内禀依据.     

毫米波照射对小鼠皮肤、肝及骨髓等组织的影响

用小鼠56只,以36.4GHz,功率密度为1mw/cm~2的毫米波作局部照射,观察其对皮肤、骨髓、肝、脾等组织的影响:发现在15～30min/d,连续5d照射后,对照射部位皮肤影响不大,而对远距之肝及骨髓影响明显。如肝中糖原储集增加;骨髓中巨核细胞变化明显,即小剂量时分裂增加,而随剂量加大巨核细胞出现核固缩等,其变化同照射剂量呈线性关系。     

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Ca^2 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-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。     

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。     

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／cm^2）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。     

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，由电场应力机理产生的作用于颅骨表面的应力峰值与文献报道的热膨胀压和电致伸缩压产生的作用于脑组织的应力峰值数值十分接近     

电磁波作用下人体的电场应力计算

本文从电场应力的角度研究稳态平面波和脉冲波对人体作用的计算,主要讨论了振幅为100、随正弦规律变化的稳态平面波以及核爆炸脉冲波作用下人体内电场应力的分布,并给出了部分计算结果.