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关键词： 成骨细胞   胞间连丝   电磁刺激   钙振荡   骨质疏松   动物模型  

摘要： 生物组织器官都处在运动当中，肌肉、肌腱的运动以及骨骼肌系统的行为会产生低频的内生电磁场。外界极低频电磁场可能会影响人体内某些组织的节律，临床上应用脉冲电磁场治疗骨质疏松、骨不连接等疾病已经取得了良好的效果，但具体的机理并不十分清楚。骨质疏松主要是骨重建和骨吸收平衡遭到破坏引起的，而成骨细胞是维持骨质平衡的重要细胞。我们从理论上证明了极低频正弦电磁场可以引起细胞胞质的钙振荡。在实验上我们发现7.5 Hz、0.36 mT脉冲电磁场（脉宽比7％）能促进乳鼠成骨细胞的增殖，而相同频率下强度为0.13 mT和0.24 mT的脉冲电磁刺激对乳鼠成骨细胞增殖没有显著影响。我们还研究了不同频率、不同强度正弦和脉冲电磁场刺激下乳鼠成骨细胞钙离子浓度的变化，发现1.1 mT正弦电磁场刺激下，当电磁场频率为15 Hz、30 Hz、75 Hz、100 Hz时，有些细胞出现了局部或整体的钙信号，有些胞间连丝部分也有钙峰出现，可能跟细胞之间的信息传递有关。细胞内的钙信号以及细胞间的信息传递，可能会进一步引起细胞的增殖、形变、移动或者囊泡分泌等行为，这些对于临床上应用电磁场治疗骨相关疾病起到了很好的理论支持。

关键词： 矿井巷道   瞬变电磁场   数值模拟   矿井水探测   煤矿安全  

摘要： 近几年随着我国对煤炭需求量越来越高，煤矿的生产安全越来越成为一个不能忽视的问题，尤其是矿井水灾害，而巷道掘进前方的隐伏含水地质构造如断层、陷落柱等是造成矿井安全生产的主要威胁，矿井瞬变电磁法具备对低阻体反应灵敏，装置简单方便的特点，成为矿井水探测的首选方法，但是矿井瞬变电磁与地面瞬变电磁法理论有很大的不同，而且矿井地质条件复杂，所以只有加强矿井瞬变电磁法理论方面的研究，才能对矿井掘进巷道进行精细探测。\n 论文首先由麦克斯韦方程出发，推导瞬变电磁场的扩散方程，将其进行傅里叶变换，建立波数场的有限差分方程，选取合适的空间步长和时间步长以提高模拟精度，推导有限差分方程边界条件，选取满足模拟精度的波数个数和范围，再通过反傅氏变换将差分方程转换到空间域，得到在全空间范围内电磁场响应。\n 然后选取矿井有代表性的突水地质构造建立地电模型，对理论模型进行数值模拟分析，采用水平和垂直激发方式了解瞬变电磁场在全空间条件下的扩散规律。对含突水构造的地电模型进行数值模拟分析，研究瞬变电磁场在地电模型中的传播规律，分析影响瞬变电磁场传播的因素。最后采用井下顶底板探测和超前探测成果资料与数值模拟结果进行对比分析，总结在不同含水构造的地电模型中全空间影响下地电体的瞬变电磁响应特征。\n 研究表明;采用地空边界方式处理巷道边界可以避免巷道内对空气电阻率的设置，矿井突水构造会造成瞬变电磁场在传播中发生畸变，通过研究含断层、陷落柱层状全空间瞬变电磁场的扩散衰减规律与响应特征，进而揭示了瞬变电磁全空间探测技术机理。

关键词： 虚边界元法   传统边界元法   电磁场   奇异积分  

摘要： 为解决传统边界元法中的奇异积分问题和边界层效应,论文将弹性力学中"虚边界"的概念引入到电磁场的计算中,形成电磁计算的虚边界元法。该方法在保留传统边界元法优点的同时,通过设置虚边界,使积分点和源点分别处于不同的边界上,从而有效地避免了奇异积分和边界层效应。算例分析表明,相比于传统边界元法,论文方法拥有更高的求解精度。此外,论文研究了"虚边界"的选取对求解的影响,计算表明,虚边界的选取非常灵活,在不同的大小和形状下,该方法都能稳定地得到理想的求解效果。

关键词： 废用性骨质疏松   磁场治疗   形态学   脉冲电   骨折延迟愈合   继发性骨质疏松   药物不良反应   PEMF  

摘要： 废用性骨质疏松（DOP）属继发性骨质疏松的一种。临床上以脊椎与骨盆区及骨折处为主，常为持续性疼痛。目前对骨质疏松症的药物治疗主要为双膦酸盐、钙剂等，但存在治疗周期长、费用高及药物不良反应等问题。PEMF为临床中用于骨折延迟愈合、骨不连的治疗手段之一，有报道认为PEMF对于废用性骨质疏松长期疗效优于降钙素[1]。我们通过骨形态计量学观察探讨PEMF对于DOP治疗作用和对骨代谢的调节。

关键词： 网络场论   场与路的统一理论   电网络基本方程组  

摘要： 本文在似稳任意线性网络里由网络场论在似稳电磁场情况下证明麦克斯韦方程组是电网络基本方程组,找到了电磁场基本方程组和电网络基本方程组有相同的物理起源都是麦克斯韦方程组,由此提岀一种描述电磁场与电路的统一理论.在证明过程推演表达网络线图基本概念时发现了对于B条支路和N个节点的电网络必有(BN+1)个独立回路乃起因于电荷守恒定律,在推演表达电路元件基本概念时发现了4种基本电路元件特性公式乃全部起源于电路上电磁场能量转换与守恒定律,以及在推演电路上真正的电路基本定律时阐明了由它的推论之一得到的基尔霍夫定律为什么不能是电路基本定律的充分理由.

关键词： 不同频率   脉冲电磁场   骨保护素   骨代谢指标  

摘要： 目的采用不同频率的脉冲电磁场干预骨保护素基因敲除小鼠骨质疏松模型,探讨脉冲电磁场治疗骨质疏松的最适治疗频率。方法 8周龄雌雄各半骨保护素基因敲除小鼠30只,随机分为A、B、C 3组,每组10只,A组为空白对照组,不进行干预;B组小鼠每天在强度为4 mT,频率为8 HZ的磁场中照射治疗20 min,共30 d;C组小鼠每天在强度为4 mT,频率为32 HZ的磁场中照射治疗20min,共30 d。各组小鼠在治疗前及治疗30 d后用酶联免疫法(ELISA)法检测抗酒石酸酸性磷酸酶5b及血清骨钙素值。结果 8 HZ、32 HZ两治疗组在治疗后抗酒石酸酸性磷酸酶5b,血清骨钙素含量与A对照组之间比较差异有统计学意义(P<0.05),8 HZ、32 HZ两治疗组之间治疗前与治疗后所测三种指标比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论脉冲电磁场对骨保护素基因敲除小鼠骨质疏松有肯定治疗效果,应用频率为8～32 HZ的磁场治疗能产生相同的治疗效果。

关键词： 瞬变电磁法   地形效应   时间域有限差分   非正交网格  

摘要： 瞬变电磁法(TEM)具有测量周期短，适应性强的优点，是电磁法勘探的有效手段。在三维TEM的野外工作中，难免会面临地形起伏较大的情形。考虑到三维模型的复杂性，地形对测量结果不可避免的会产生的影响。当前，地形对TEM的影响的讨论还不十分充分，因而进一步的研究对实际工作的指导和三维TEM正反演有十分重要的意义。\n 利用非正交网格刻画地形的优势在于，其基矢量的连续变化更有利于描述地形变化的细节。由于Yee网格中不同的物理量分散在不同的棱或面上，非正交网格计算中需要插值。原非正交网格算法应用的是相邻四点的等权算术平均，这在网格基矢量存在一定梯度时，会产生一定的误差。本文利用对应位置的度量张量做投影以减小这种误差。计算精度的提高可以在今后模拟更复杂的地形时得到更可信的结果。\n 本文利用改进后的非正交网格算法进行数值模拟，对地形深度、宽度、与源相对距离以及电导率因素对地形效应的影响进行了探讨。

关键词： 点式感应淬火   电磁—热耦合场   有限元模拟   电磁场   温度场  

摘要： 点式感应淬火是一种新型的局部感应淬火工艺，该工艺不仅具有传统感应淬火工艺的加热速度快、加热效率高、热处理质量好、易于实现机械化及自动化、环保节能等优点，还可通过与五轴联动数控伺服机构相结合，实现对大型汽车覆盖件模具型面等复杂曲面表面的均匀强化处理。基于这些特点，点式感应淬火技术在工业生产领域得到了越来越广泛的应用。本文根据点式感应淬火的原理及特点，研究并实现了该过程的有限元数值模拟计算，并结合通用有限元软件ANSYS的多物理场耦合计算流程，对实际工件的点式感应淬火过程的进行有限元模拟仿真。\n 首先，对点式感应淬火过程中电磁场和温度场问题的数值计算方法进行分析，为了实现高效的计算，在三维涡流场的数值计算中引入矢量磁位法，并对涡流场模型进行必要、合理的简化。通过与ANSYS多物理场耦合模块相结合，得到了三维非线性电磁-热耦合场的有限元计算模型。\n 其次，利用ANSYS软件对静态点式感应淬火工艺进行有限元模拟分析，得到了在该过程中电磁场和温度场变化规律，在综合考虑表面组织完全奥氏体化及感应加热设备工作效率的情况下，对工艺的加热时间进行优化，并对在不同冷却介质（冷却水及冷却油）作用下的表面淬硬深度进行预测。\n 再次，结合移动点式感应淬火的特点，通过ANSYS多物理场顺序耦合的方法在有限元模型中实现了感应线圈的移动，建立了点式移动感应淬火的三维有限元数值模型。并通过分析得到在不同的线圈移动速度下钢板表面及厚度方向上各点温度随时间的变化规律，结合临界冷却转变曲线，以实现表面自淬火为目的，对感应线圈的移动速度进行优化。\n 最后，进行45钢静态点式感应淬火实验，并采用ANSYS的APDL语言，结合ANSYS温度场数据库，编写工件表面组织及硬度预测程序。从温度及硬度等方面将实验结果和模拟结果进行对比，对比结果验证了计算模型和计算方法的正确性，证明了通过有限元模拟计算不但实现了点式感应淬火过程的计算分析，而且对工程实际具有一定的指导意义。

关键词： 葛根素   极低频电磁场   巩膜成纤维细胞   病理改变  

摘要： 目的：\n 研究葛根素对极低频电磁场（ELF-EMFs）引起的豚鼠巩膜及体外培养的人胚胎眼巩膜成纤维细胞（HFSFs）病理改变的作用。\n 方法：\n 利用自制的稳定可调的模拟生活辐照磁场的 ELF-EMFs系统分别对出生1周的豚鼠和体外培养的HFSFs进行辐照，同时给予葛根素干预。\n 记录豚鼠在实验0、2、4、8周时屈光度和眼轴长度，实验结束时处死豚鼠，对其眼后极部巩膜进行 HE染色光学显微镜检查和透射电子显微镜检查。\n MTT法检测HFSFs经ELF-EMFs（0.2mT，50Hz）辐射0、12、24、48h后的增殖活性，以及 ELF-EMFs（0.2mT，50Hz，24h）与不同浓度葛根素（0?M、0.1?M、1?M、10?M）同时干预下HFSFs增殖活性；实时荧光定量PCR（Real-time PCR）法检测ELF-EMFs（0.2mT，50Hz，24h）作用下不同浓度葛根素组HSFs内COL1A1和 MMP-9 mRNA转录水平；蛋白印迹法（Western Blot）检测ELF-EMFs（0.2mT，50Hz，24h）作用下不同浓度葛根素组 HFSFs内COL1A1和MMP-9蛋白表达量。\n 结果：\n 与对照组相比，辐射组豚鼠在经过ELF-EMFs辐照4周后，屈光度下降幅度和眼轴增长幅度变化明显(P<0.05)，辐照时间越长变化越明显，而葛根素干预后豚鼠屈光度下降幅度和眼轴增长幅度减小。HE染色光镜检查与电镜检查结果显示 ELF-EMFs作用下豚鼠巩膜胶原纤维排列紊乱、变形，小直径纤维数量增多，而葛根素干预下变化明显减轻。\n 体外培养的HFSFs经ELF-EMFs(0.2mT、50Hz)作用24小时后，增殖活性开始降低，COL1A1表达下调，而MMP-9表达上调；1?M起葛根素可使ELF-EMFs(0.2mT、50Hz、24h)作用下HFSFs增殖活性增强，0.1?M起葛根素可使HFSFs内COL1A1蛋白表达和mRNA转录上调，而MMP-9蛋白表达和mRNA转录下调。\n 结论：\n ELF-EMFs可使豚鼠屈光度下降幅度和眼轴增长幅度增大，豚鼠巩膜微结构发生形态学改变，使体外培养的HFSFs增殖活性下降、COL1A1表达上调、MMP-9表达下调，是巩膜发生病理性重塑改变的一个可能诱发因素，而葛根素可对抗保护 ELF-EMFs引起的豚鼠巩膜和HFSFs的病理改变，是ELF-EMFs诱发的巩膜病理改变的一个保护性因素。

关键词： 磁耦合谐振   无线电能传输   电气参数   电磁场仿真  

摘要： 磁耦合谐振式无线电能传输是一种新兴的无线电能传输技术。该技术利用谐振原理，可以在中等距离（一般约为线圈直径的几倍）传输时，仍能得到较高的传输效率和较大的传输功率。相比于感应式无线电能传输，该技术的传输距离较远;相比于辐射式无线电能传输，其对环境的电磁影响较小，且功率较大。正是由于这些优点，该技术得到了越来越多的研究。\n 系统传输的本质在于谐振线圈间的电磁场能量的交换，对谐振线圈间的电磁场分析是研究系统的关键。本文利用有限元软件Comsol，对谐振线圈的电磁场及线圈的电气参数进行分析和仿真。\n 全文的主要内容如下:\n (1)对系统建立了基于互感理论的电路模型，分析表明谐振频率、线圈电阻、互感、负载对系统效率和功率都有影响，并得出了谐振时两线圈的电流相差90度的结论。通过对线电流的辐射能力的分析，指出系统是通过近场传输，其辐射性很小。\n (2)对圆环电流的磁场进行了理论分析，并通过将圆环等效叠加的方法得出螺旋型线圈的磁场分布解析式。通过仿真绘出螺旋形线圈的磁场强度分布云图，及线圈间的能流密度矢量分布图，验证了线圈电流相角差与传输功率的关系。\n (3)对线圈的高频电阻进行了分析。接着通过将磁通密度的面积分转换为磁矢势沿线圈路径上的线积分，得出在Comsol中快速仿真出空心线圈间互感的方法。\n (4)对谐振线圈周围存在金属板后的自感、互感变化情况进行了仿真分析及实验验证。\n (5)对一个大功率无线电能传输系统的磁场进行了实验测量，结合国内外电磁防护标准，对其电磁安全性做了评估。