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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被引量：4: 2015年; 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。; 米彦储贻道谭冲张晏源姚陈果李成祥; 关键词：脉冲磁场带电粒子 MULTIPHYSICS 受力分析

脉冲磁场发生器中用Braunbeck线圈的分析被引量：6: 2012年; 研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并对Braunbeck线圈的几何参数和中心磁场进行了理论计算、用COMSOL Multiphysics有限元软件进行内部磁场分布仿真以及研制出实物并对其性能进行了实测,结果显示该Braunbeck线圈工作性能稳定,磁场均匀度>95%的区域达到了在线圈径向-0.18～0.18m、轴向-0.17～0.17m之间,较课题组前期设计的Helmholtz线圈有了较大改进,为后续医学实验奠定了基础。; 蒋春米彦姚陈果李成祥周龙翔何彦谆; 关键词：磁场均匀度有限元仿真

基于聚焦线圈和固态开关的脉冲磁场发生器被引量：6: 2014年; 为研究脉冲磁场治疗肿瘤的效果与机理,结合脉冲功率技术和现代电力电子技术,采用固态开关IGBT单管并联作为高压大电流放电开关单元,采用聚焦线圈阵列实现脉冲磁场的空间聚焦,研制了一套输出双指数衰减脉冲波形的脉冲磁场发生器。首先建立了球面型磁场聚焦线圈阵列的几何模型,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件和遗传算法对线圈阵列的磁场聚焦性能进行了优化,获得了取得最佳聚焦效果的线圈电流组合,并且对其实物进行了研制;然后对发生器电路结构进行设计,重点对并联IGBT单管的触发控制电路、驱动电路和IGBT并联电路进行了设计和研制;最后对发生器的输出脉冲电流和磁场波形以及磁场聚焦线圈的聚焦性能进行了实测。测试结果显示,该脉冲磁场发生器工作稳定可靠,输出磁感应强度幅值、重复频率灵活可调,焦点处脉冲磁场最大幅值为1 mT,上升时间1μs,脉宽3.5μs;磁场聚焦线圈阵列聚焦效果明显,80%Bm以上区域所对应的面积S80%约为2.6×10-3m2,只占聚焦平面面积的2.07%,该脉冲磁场发生器的研制为后续医学实验奠定了基础。; 米彦储贻道蒋春姚陈果李成祥; 关键词：肿瘤治疗

肿瘤治疗用脉冲磁场发生器中聚焦磁场线圈的研制被引量：8: 2013年; 为了开展荷瘤动物的在体肿瘤治疗实验研究,并提高肿瘤治疗的有效性和安全性,要求脉冲磁场发生器的磁场线圈具有较好的聚焦性能。为此,在总结课题组前期工作的基础上,提出了一种球面型聚焦线圈阵列。首先通过COMSOL Multiphysics有限元软件对改进前和改进后2种球面型聚焦线圈的磁场分布进行了仿真分析;然后确定了聚焦线圈模型,并仿真分析了子线圈的半径和线径对磁场分布的影响,进而确定了线圈参数并完成了实物的研制;最后对聚焦磁场线圈的聚焦性能进行了实测与评估。研究结果表明,改进后的聚焦磁场线圈的聚焦性能比改进前有了很大提高,子线圈半径对聚焦线圈的磁场分布有较大的影响,而子线圈的线径影响较小。总之,所设计和研制的球面型聚焦线圈阵列的聚焦性能较好,满足设计要求,为下一步的脉冲磁场发生器的研制和医学实验奠定了坚实基础。; 米彦蒋春姚陈果李成祥周龙翔; 关键词：肿瘤治疗磁场分布有限元仿真

脉冲磁场对人卵巢癌SKOV3细胞内Ca^(2+)和细胞膜电位的影响被引量：2: 2015年; 目的研究脉冲磁场(8 Hz,200 m T)对卵巢癌细胞SKOV3细胞内Ca2+和细胞膜电位的影响及其作用机制。方法将SKOV3细胞分为对照组、脉冲磁场组、脉冲磁场+维拉帕米组。对照组不施加任何处理,其余2组给予脉冲磁场照射1 h,脉冲磁场+维拉帕米组同时加入维拉帕米50μmol/L。分别用荧光探针Fluo-3/AM及Di BAC4(3)及标记细胞内Ca2+和细胞膜电位,应用激光共聚焦显微镜检测磁场作用后细胞内平均荧光强度的变化,并采用流式细胞仪检测磁场作用后细胞凋亡情况。结果脉冲磁场诱导Fluo-3/AM荧光强度增加,与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05),维拉帕米干预后Ca2+荧光强度较脉冲磁场组明显减弱(P<0.05)。脉冲磁场诱导Di BAC4(3)荧光强度增加,细胞膜发生去极化,与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05);维拉帕米对脉冲磁场的去极化效应无明显影响(P>0.05)。脉冲磁场组凋亡率与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论脉冲磁场作用于SKOV3细胞膜,使其发生去极化,从而激活电压依赖型钙离子通道,引起细胞内Ca2+浓度升高。而目前的脉冲磁场实验条件下,未促进细胞凋亡的发生。; 龙映妃唐均英米彦储怡道芮少琴; 关键词：脉冲磁场卵巢癌细胞细胞膜电位钙离子

不同磁感应强度的微秒脉冲磁场对卵巢癌细胞SKOV3的影响被引量：1: 2016年; 雷电μs脉冲电磁场的危害越来越严重,却鲜有人研究此μs脉冲电磁场对人的影响。为研究μs脉冲磁场的生物电磁效应机制以及对人体健康的影响,使用人卵巢癌细胞株SKOV3作为实验对象,采用实验室自制的μs脉冲磁场发生器产生不同磁感应强度的μs脉冲磁场（磁感应强度为1~200 m T,上升时间为800 ns,脉冲宽度为8.4μs,频率为8 Hz）处理细胞3 d时间,每天间隔12 h时间处理1次,每次处理时间为1 h。处理结束后24 h时间分别使用噻唑蓝（MTT）和流式细胞术（flow cytometry method,FCM）来检测细胞的增殖抑制率和凋亡率。结果显示：增殖抑制率与脉冲磁场的磁感应强度不呈现趋势变化关系,且增殖抑制率均低于5%,μs脉冲磁场对SKOV3细胞的增殖抑制率不具有统计学意义（概率P〉0.05）;肿瘤细胞的凋亡率与脉冲磁场的磁感应强度也不呈现趋势变化关系,且凋亡率均低于12%,脉冲磁场对SKOV3细胞的凋亡也不具有统计学意义（概率P〉0.05）。研究结果揭示：不同磁感应强度（1~200 m T）的μs脉冲磁场对卵巢癌细胞SKOV3无显著影响。; 米彦芮少琴储贻道张晏源唐均英龙映妃; 关键词：磁感应强度卵巢癌细胞SKOV3 MTT 流式细胞术

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国家自然科学基金(51107154)