直流电场作用下心肌细胞膜电位计算模型

为研究直流电场作用对单心肌细胞膜电位变化的影响,基于电磁场理论和分离变量法,建立了单心肌细胞在直流电场作用下的膜电位计算模型。模型表明:对于心肌细胞膜上某点P,其膜电位变化与外电场强度、细胞横截面外膜半径、该点极径和外电场夹角的余弦值成正比。计算模型的建立为研究心肌细胞的电磁生物效应机理提供很有意义的理论依据。     

瞬态电磁脉冲对细胞跨膜电位的影响

我们初步研究了瞬态电磁脉冲的非热生物效应,取得了第一手实验数据,为进一步探索其机理提供基础［１］．低强度瞬态电磁脉冲非热效应的源发点为细胞膜,脉冲对细胞跨膜电位的影响是导致其生物效应的原因之一［２］．所以需要了解电磁脉冲激发的细胞跨膜电位,以及瞬态电磁脉冲特性对跨膜电位的影响．我们采用简化的细胞电学模型计算得到不同特性的瞬态电磁脉冲对细胞跨膜电位的影响,结果具有普遍指导意义．１　简化的细胞电学模型　　在实验系统中,电磁脉冲的频率范围不是很宽,采用的细胞种类也有限,可以统一采用简化的细胞电学模型进…     

采用动电方法的生物细胞介电特性研究

采用软胶粒动电理论并结合悬浮细胞单元的双电层模型,研究了在超声作用下细胞悬液的振动电位模型,并分别给出了离子和细胞动电极化电位的数学表达式及其之间的关系.根据模型建立了基于阶跃超声信号的细胞悬液动电测试系统.通过对NaCl溶液的振动电位测量表明,在低浓度离子溶液中,离子振动电位与离子浓度成正比,当离子浓度升高到一定值后,离子振动电位随离子浓度的升高呈波浪形下降,并由于超声凝聚颗粒的动电极化作用,会反相增加.通过对鸡血细胞悬液的振动电位测量表明,在低浓度细胞悬液中,由于离子与细胞动电极化的相互影响,悬液的振动电位随细胞浓度的增加而减小,当细胞浓度升高到6×105mL-1时,随着细胞浓度的升高,悬液的振动电位开始升高,此后鸡血细胞的动电极化对悬液振动电位的升高起到主要作用,从转折后的动电曲线的斜率可以实现对细胞介电特性的研究.     

神经纤维对外加均匀电场刺激的响应

为了研究外加均匀电场对神经纤维的影响，基于电缆模型，以有限长度的有髓鞘神经纤维为研究对象，通过理论推导，分析了均匀电场刺激下细胞相对跨膜电位的变化机理，得出了细胞相对跨膜电位与细胞轴向不同位置的定量关系．仿真结果证明了理论分析的正确性，证明神经纤维中各点对均匀电场的响应不同，其结论与前人实验结果吻合．     

交变电场作用下细胞膜离子通道电流的趋肤效应

自然状态下细胞跨膜通道开放后，离子在化学梯度力和膜电场力作用下运动，形成离子电流，维持细胞正常的电生理特性．在外电场作用下，离子通道暴露于感应电磁环境中．作为电生理活动基础的各种离子．在电磁力作用下，其运动状态受到影响，直接导致离子电流值的改变．为量化分析这一作用机理，可根据离子通道的物理性质将其等效为圆柱导体，建立通道的电学模型并推导离子电流密度的分布函数．分析可知，在外加交变电场作用下，细胞膜离子通道电流的径向密度分布发生了变化，越靠近通道壁，离子电流密度越大，即产生趋肤效应。进而影响跨膜通道对离子的通透性。     

细胞的跨膜信号传递功能

无论是单细胞生物还是多细胞生物的每一个细胞,在其生活历程中,无时不刻要受到细胞外界环境中的各种理论因素（如各种化学物质和机械的、电的和一定波长的电磁波、声波等信号）的作用和影响。在这些刺激因素中,除少数[一些脂溶性的小分子类固醇激素、甲状腺素、一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）等]外,不能穿透细胞膜进入细胞内部直接发挥其作用,它们必须经过细胞膜上的跨膜信号传递或称跨膜信号转换机制,转换为细胞内化学信号物（“第二信使”物质和所谓的“第三信使”物质）、膜电位的变化、质膜和细胞内膜的离子通透性改变等后,才…     

陡脉冲不可逆性电击穿恶性肿瘤细胞的机理

电场的基本特性是对处于场中的物质有力的作用.在陡脉冲电场作用下,细胞膜内外表面有很强的电场分布,同时由于细胞膜的介电常数与细胞外液、细胞质的不同,从电磁场理论出发,必然有作用于细胞膜表面的电场应力.仿真计算结果表明,外加电场的作用使得细胞膜受到来自细胞外液与细胞质两个方向的压力,作用在恶性肿瘤细胞膜上的电场应力的数量级比正常细胞大1个数量级.因此,在陡脉冲电场的作用下,恶性肿瘤细胞比正常细胞具有更大的敏感性,这种电场应力的作用势必对恶性肿瘤细胞膜造成巨大的损伤,使得细胞的生存环境和遗传物质受到严重破坏,并导致细胞发生不可逆性电击穿而死亡.     

毫米波辐射对K562细胞作用机制研究

观察了毫米波辐射对K562细胞超微结构,钙离子沉淀分布和线粒体跨膜电位（△ψm）变化的影响,发现低功率密度的毫米波辐射可以引起多数细胞的细胞膜形态立即发生变化,同时引起内质网池极度扩张,边缘钙离子沉淀增多,辐射结束数小时内凋亡细胞逐步增多,表明低功率密度的毫米波辐射通过影响胞膜和内质网,引起胸内钙离子浓度升高从而诱导细胞凋亡。     

储罐静电电位的有限差分计算方法

研究了立式圆筒形石油储罐内静电电位的有限差分数值计算方法。将接地金属储罐内的静电场等效为二维轴对称场,从静电场边值问题出发,建立了数学模型,推导了有限差分数值模型,得出超松弛迭代格式的有限差分公式。通过计算储罐中静电电位的分布考验了算法。     

应用等效磁网络方法分析电力变压器漏磁场分布

应用等效磁网络方法分析了电力变压器的漏磁场分布．等效磁网络方法是一种介于场与路之间的数值计算方法,其原理简单,实现方便．文中给出了等效磁网络模型和建立等效磁网络方程组的方法,以及用此方法求得的变压器漏磁场分布与阻抗电压,并与二维有限元分析结果作了对比．研究结果表明,等效磁网络方法是一种简洁而不失准确的数值计算方法     

汽车一般双轴悬架模型及其平顺性分析

对前后悬架幅频特性不同，悬挂质量分配系统不等于1的一般的汽车双轴悬架模型，由于前后悬架存在动力学上的耦合，单纯采用微分方程分析会出现困难，笔者采用动力学微分方程转化为状态方程的分析方法，将前后轮双输入折算为前轮单输入，从而方便地求出车身上任一点垂直加速度对前轮路面不平度速度输入的幅频特性和车身俯仰角加速度对前轮路面不平度速度输入的幅频特性，基于此方法，分析了不同的悬挂质量分配系数对一般双轴模型平顺性的影响。     

二自由度油气悬架统计线性化参数研究

采用油气弹簧作为弹性元件的油气悬架具有压缩刚度渐增、复原刚度渐减的非对称刚度特性. 以二自由度油气悬架为研究对象,将油气悬架非线性刚度在静平衡位置处展开成泰勒级数,应用统计线性化方法,得到了油气悬架等效刚度、动态平衡位置与油气弹簧结构参数、路面不平度以及车速之间的封闭关系式. 数值仿真结果验证了关系式的正确性.      

AlH自由基在外电场中的分子特性和势能函数

在B3P86/cc-PV5Z水平下,研究了AlH自由基分子在不同外电场中的平衡几何、偶极矩和振动频率等物理性质参数,在此基础上设置合适的外场参数,采用高精度能量计算方法CCSD(T)扫描单点能获得其势能曲线.结果表明物理性质参数和势能值随外电场的变化而变化,且在反向电场中变化幅度较大.利用Morse势模型拟合无外场下势能函数,得到的拟合参数与实验值吻合较好,采用偶极近似构建外电场下的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算值较为一致,说明构建的模型是可靠和准确的.这为分析外场下多原子体系势能面、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供重要的理论和实验参考.     

外电场下PH分子特性和势能函数

采用密度泛函B3P86和单双取代耦合团簇CCSD(T)/cc-PV5Z方法,结合Dunning相关一致五重基cc-PV5Z优化计算外加不同电场下的PH分子结构,同时扫描单点能,获得不同外电场作用下的平衡几何键长、偶极矩、振动频率、红外光谱和势能曲线.结果分析表明,当外加电场时PH分子的物理性质参数和势能曲线都发生了较大变化,且外加反向电场时变化幅度更明显.为了分析外电场效应,本文引入偶极近似理论,构建外电场作用下的势能函数模型,同时编制程序拟合不同外电场下的势能函数,得到拟合参数,进而分析计算临界离解电场参量.结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在2%以内,说明构建的势模型用来研究外电场效应是合理和可靠的.这为进一步分析PH分子在外电场中分子光谱、动力学特性和Stark效应冷却囚禁提供重要的理论参考.     

癌和正常细胞熵产生的差异性及其治疗意义

通过热力学计算证明通常条件下癌细胞的熵产生率高于正常细胞,熵流方向为从癌到正常组织.但在适当外场作用下,正常细胞的熵产生率可提高更多,因而可以改变熵流方向,从而抑止癌的毒性信息流的扩散.设计了可试用于癌症治疗的方脉冲电场.     

直流电力设备表面电致水滴变形现象的数值模拟方法

电致水滴运动变形是一种涉及电场与流体场相互耦合的复杂物理现象,常见于雨后的绝缘子金具、设备高压均压环表面,高效快速的数值模拟方法是揭示雨滴变形和激发电晕的物理机制的基础。为此本文针对三维电动流体模型数值计算中常见的计算时间长、收敛困难的问题,从电场唯一性定理出发提出了基于场等效的数值模拟方法,从光偏折原理出发搭建了基于阴影法的水滴变形现象观测平台,通过数值仿真与试验拍摄结果对比的方式验证了该方法的有效性。研究结果表明:本文方法构建的电场与原始电场的相对误差在0.01%以内;数值模拟得到的水滴在正极性直流电压下的喷射形态与试验符合较好,通过比较水滴根部、中部、头部宽度和长度,表明数值模拟和试验的相对误差在10%以内,验证本文模拟方法的有效性,同时在保证收敛性的情况下计算时间由8小时缩短至1小时。     

电接触合金材料导电率的三维有限元分析

提出了一种计算多相合金电导率的数值模拟方法，采用有限元技术模拟电流流过导体时具有分布特征的电流场，各单元的组分随机产生以模拟实现的合金，通过计算全部单元中的总损耗来确定合金材料的等效电导率，在建立标量电位分析三维电流场有限元分析模型的基础上，以CuCr和AgW等合金为例计算了不同组分时电接触合金材料的电导率，并探讨了气孔率对电导率的影响，给出了不同组分时的电流场分布，计算结果与标准值的比较证明了模型的有效性。     

SiH分子特性和势能函数的外场效应

设置不同的外电场参量,采用B3P86/cc-PV5Z方法优化计算,获得不同外电场中SiH分子的键长、偶极矩、振动频率和红外光谱等物理性质参数.在此基础上采用单双取代耦合团簇CCSD(T)方法和相同的基组,扫描计算单点能获得相关势能曲线.结果表明在外电场中物理性质参数和势能都发生了较大变化,且在反向电场中变化幅度更明显.为了分析外电场效应,本文引入偶极近似构建外电场中的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在4%以内,说明构建的模型是合理和可靠的.这为分析外电场中分子光谱、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供一定的理论和实验参考.     

外电场引起PbTiO3微粉／环己酮悬浮体系透光率变化的研究

本文报道了外电场引起分散在环己酮中的PbTiO3(PT)微粉悬浮体系的透光率的改变。PT微粉是由Sol-Gel法和水热法制备而成的，然后超声分散在环己酮中。实验结果表明，PT微粉的偶极矩在外电场的作用下，转到平行于电场的方向，由此而造成了透光率的变化。本文研究了透光率变化与外电场强度，悬浮体系的浓度，入射光波长，PT微粉粒子的尺寸和形状诸因素之间的关系。     

NH分子特性和势能随外电场的变化规律

设置不同的外电场参量,采用B3P86/cc PV5Z方法优化计算,获得不同外电场中NH分子的键长、偶极矩、振动频率和红外光谱等物理性质参数. 在此基础上采用单双取代耦合团簇CCSD(T)方法和相同的基组,扫描计算单点能获得相关势能曲线. 结果分析表明物理性质参数和势能都随外电场的变化而变化,且外加反向电场时变化幅度更明显. 考虑到外电场与分子的相互作用,本文引入偶极近似构建外电场中的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在7%以内,说明构建的模型是合理和可靠的. 这为分析外电场中分子光谱、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供重要的理论和实验参考.