脉冲电磁场促进骨折愈合的研究进展与展望

上世纪70年代,美国哥伦比亚大学Bassett率先将脉冲电磁场用于骨折治疗,证实了脉冲电磁场可以促进骨折愈合。经过30多年的发展,脉冲电磁场已作为一种非侵入的疗法成功运用于临床,并取得了非常好的效果。通过细胞实验研究、动物实验研究、临床应用研究、作用机理4方面综述了脉冲电磁场促进骨折愈合的研究进展,分析了影响脉冲电磁场作用效果的各种因素,并在此基础上介绍了此方面研究中还需进一步探讨的问题,以及脉冲电磁场用于治疗骨折的广阔应用前景。     

肿瘤治疗用陡脉冲磁场发生器的研制

为研究应用陡脉冲磁场治疗肿瘤,结合脉冲功率技术和现代电力电子控制技术研制了一套双指数衰减陡脉冲磁场发生器。在概述陡脉冲磁场发生器的基本原理的基础上,详细阐述了其两个主要组成部分陡脉冲形成电路和单匝Helmholtz线圈的具体设计要点和关键研制技术,其磁场磁感应强度幅值(0～1mT)、脉宽(160ns～55μs)、重复频率(1Hz～1kHz)大范围独立可调,通过选用快速开关器件、减小回路电感等措施提高陡度(上升时间为70～220ns),通过合理设计Helmholtz线圈结构与尺寸增大磁场均匀区域,该发生器的研制为陡脉冲磁场治疗肿瘤的进一步实验和机理研究奠定了基础。     

ns级脉冲磁场传感器的研制

变电站内存在具有ns级上升沿且幅值较高、频带较宽的快速瞬态电磁脉冲,以辐射和传导的方式干扰保护与控制等二次设备。为了评估变电站内电磁干扰及防护措施对干扰抑制效果的问题,基于法拉第电磁感应定律,研制了一套可用于测量高幅值、宽频带磁脉冲的ns级脉冲磁场传感器,并分析了其基本原理、幅频特性、灵敏度、方波磁场的幅值响应和测量干扰,阐述了其设计原则及应注意的问题。通过模拟电磁脉冲对其标定与测试,结果表明,此传感器的灵敏度为703.42V/T,频带为400kHz～100MHz,满足变电站内瞬态脉冲磁场测量的要求。     

微秒脉冲电场对宫颈癌细胞粘附、侵袭和迁移能力的影响

摘要：对于不可逆电穿孔（irreversible electroporation,IRE）技术等治疗肿瘤的物理疗法而言,术后残存肿瘤细胞的粘附、侵袭和迁移能力能否被抑制,是关系到能否降低肿瘤复发和转移风险、巩固和保证治疗效果的重要问题。为探讨采用不可逆电穿孔治疗肿瘤时,所施加的μs脉冲电场对残存肿瘤细胞粘附、侵袭和迁移...     

冲激脉冲辐射天线在生物组织中聚焦特性的仿真分析

通过特殊设计的超宽带冲激脉冲辐射天线（IRA）将高强度ps电场脉冲靶向聚焦于肿瘤组织,可以在ps电场脉冲的作用下诱导肿瘤细胞凋亡,从而实现肿瘤的无创治疗。为此,充分考虑无创治疗的实际情况,分别通过Anso{tHFSS软件仿真和建立数学模型的手段,以生物组织内的皮下肿瘤为靶向目标,对冲激脉冲辐射天线在生物组织中聚焦特性进...     

考虑土壤非线性的接地网有限元分析

随着超特高压电网的出现和系统容量的不断扩大,入地故障电流也随之不断增加,此时接地装置周围土壤在散流过程中将呈现明显的非线性特性.为此,针对大幅值故障电流下土壤的非线性特性,提出一种计算接地装置特性的有限元模型.对有限元计算中的无穷边界问题引入空间坐标变换方法,通过改变介质参数将电场控制在有限范围内,在保证计算精度的基础上降低了计算量;对于由接地导体与土壤分界面处介质突变引起的病态方程,采用有限元方程的弱解形式,降低了微分方程对场量连续性的要求,加快了方程的收敛速度;针对大幅值入地电流下土壤的非线性特性,在有限元计算中令单元土壤电阻率为该单元电场强度的函数,采用非线性有限元算法加以考虑.将此模型对典型接地装置的仿真结果与相关实测及文献计算结果对比,验证了其分析接地装置非线性特性的有效性.     

应用时–温–水分叠加方法改进油纸绝缘热老化寿命模型

为改进现有的油纸绝缘热老化寿命模型,使模型的预测结果更为准确,研究初始水分含量及温度对油纸绝缘试品的加速热老化特性影响。首先,对4种初始水分含量的油纸绝缘试品分别在3个温度下开展加速热老化试验,以绝缘纸聚合度作为表征老化程度的特征参量,引入纤维素累积损失动力学方程研究其在老化过程中的变化规律;其次,在时温叠加方法基础上提出一种时间–温度–水分叠加的新方法,并改进了热老化寿命评估模型。结果表明,与之前的寿命模型相比,改进的模型不但考虑了温度对绝缘纸热老化速率的影响,而且考虑了不同初始水分含量对油纸绝缘热老化的加速作用,有助于对油纸绝缘的热寿命进行更为合理的评估。     

局部放电作用下油浸绝缘纸的微观结构及电气性能

对局部放电损伤过程中油浸绝缘纸的微观结构及其与电气性能的关系进行研究。使用原子力显微镜和X射线衍射仪等材料分析手段与介电谱仪、高阻仪和柱-柱电极等电气分析手段相结合的方法,分析损伤过程中油浸绝缘纸分子链结构、聚集态结构及介电常数、介质损耗因数、体积电导率和电气强度。结果表明：损伤过程中,绝缘纸结晶区比无定形区更易受到局部放电破坏;结晶度呈上升趋势且晶粒取向加强,但晶粒大小、晶体类型和二相共存结构未发生改变;结晶度升高和晶粒取向加强造成介电常数、体积电导率和介质损耗因数呈下降趋势,但电气强度呈上升趋势;结晶和取向改变了分子、离子和电子的活动性,是造成电气性能变化的重要原因。     

GIS局部放电定位的频域时差读取方法

局放(PD)源定位通常依赖于局放信号时域波形获取时差,然而,当信噪比(SNR)很低或者PD信号的初始脉冲较小时,难以获得PD信号的起始脉冲时间.笔者摒弃对时域PD信号分析,结合GIS中电磁波的传播模式特性,通过FFT变换将时域波形转换为频域PD信号进而在频域研究,提出一种精确获取时差的新算法.采用时域有限差分法(FDT...     

配电变电站实时调压控制的计算模型与算法

对目前的变电站实时调压控制的方法进行了分析,认为基于实时调压计算对配电变电站的电压进行独立控制是一种较为实用的方法.用实测数据说明了实时调压控制需要采用非线性的负荷模型,推导出了负荷模型方程,方程中的特征参数按当前测量的电压和功率进行计算,使计算更为简单、准确.用实例说明了电网模型的简化方法,在高压电网的阻抗远小于配电...