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毫秒脉冲磁场作用下细胞内带电粒子的受力分析
  • ISSN号:1003-6520
  • 期刊名称:《高电压技术》
  • 时间:0
  • 分类:TM[电气工程]
  • 作者机构:[1]重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400030, [2]广东新会中集特种运输设备有限公司,江门529100
  • 相关基金:国家创新研究群体基金(51321063); 国家自然科学基金(51107154); 重庆市科委自然科学基金(2010BB4219)
中文摘要:

为从微观角度研究脉冲磁场生物效应的基础机理,通过构建细胞模型从理论上分析了细胞中带电粒子的力学环境,借助Comsol Multiphysics仿真软件分析了这些带电粒子的受力,并根据带电粒子的运动速度和运动轨迹研究了脉冲磁场参数对不同属性带电粒子受力的影响规律。结果表明:在带电粒子的各个受力因素中,感应电场力起主导作用,黏滞力限制了粒子的运动速度,Lorentz力的作用较小,且粒子整体受力小于感应电场力。脉冲磁场强度的变化率直接决定了感应电场力大小,是对粒子受力影响最大的波形参数,且变化率由脉冲波形幅值、上升沿时间和下降沿时间共同决定。电场力的方向会随着脉冲磁场的上升沿和下降沿发生交替改变,使带电粒子来回摆动;若上升沿和下降沿时间不相等,则粒子摆动距离不相等,此时带电粒子偏离原点的距离增大,呈进动式运动。

英文摘要:

In order to investigate the basic mechanism of biological effect under pulsed magnetic field from microscopic view, we established a cell model to theoretically study the mechanical environment of charged particles in cell. Forces on the charged particles were also analyzed based on simulations in Comsol Multiphysics. According to the particles' velocity and trajectory, we concluded some rules of how parameters of pulsed magnetic field affect the charged particles with different attributes. Among all the influential factors, the induced electric field force plays a dominant role, viscous force restricts particle velocity, and Lorentz force has little contribution; meanwhile, for a single charged particle, electric field force is larger than the total force on it. The change rate of pulsed magnetic field directly determines the intensity of induced electric field, so it is the most important waveform parameter that affects the force on charged particles; the change rate is decided by the pulse amplitude, rise time, and fall time. Additionally, the direction of electric field strength alternately changes with rising and falling of pulsed magnetic field, and hence the charged particles swing. When the rising time and falling time are not equal, the swing distance differs in different direction; this would make the particles have precession movement and increasing deviation distance from their original points.

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期刊信息
  • 《高电压技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家电力公司
  • 主办单位:国网武汉高压研究院 中国电机工程学会
  • 主编:郭剑波
  • 地址:湖北省武汉市珞瑜路143号
  • 邮编:430074
  • 邮箱:hve@whvri.com
  • 电话:027-59835528
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6520
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1239/TM
  • 邮发代号:38-24
  • 获奖情况:
  • 历届电力部优秀期刊,历届湖北省优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35984