文档介绍：工程电磁学
题目:生物电磁学
姓名:张景曼
学号:1001136
日期:2010年11月11号
生物电磁学
背景介绍
电磁的发展
19世纪40年代,美国学者亨利首次用人工方法获得了高频电磁振荡,标志着人类打开了对电磁波认识的缺口;60年代,电磁理论提出;此后,德国科学家赫兹利用莱顿瓶放电,产生了电磁波,将电磁波的应用变成了现实;19世纪末,人类利用天线和地面发射及接收装置, 成功地进行无线电通信试验, 并将电磁波首先应用于通信领域;20 世纪30 年代,电磁波技术发生突破性进展;19 世纪70 年代起, 人类开始进入了电力时代。由于电力事业的飞速发展及各种电器设备的广泛应用, 由此产生的电磁场也同样在空间中日益增强。可见, 电磁技术革命在给人类带来了方便的同时, 也带来了环境空间电磁场的增长。
生物电磁学的产生
随着科学技术的进步人们使用的电器设备日益增加。这些电器设备产生的各种电磁辐射( E l e c t ro ma g n e t i CR ad ia t io n) 也随之日益蔓延。电磁理论与实践为人类的发展作出了不可估量的贡献。但同时各种不同频率、不同强度的电磁场的泛滥, 对人类及生物的负面效应也不断显示出来。电磁污染继噪声、废气污染后也越来越受到人们的重视。大量的调查和实践表明, 电磁场对生物体的神经、视觉、内分泌、心血管等许多功能有重大影响。人们生活在无处不在的电磁环境之下。广谱域的电磁场的存在, 已经构成影响和威胁人类生存的一个环境问题。
现代科学研究表明, 物体间的相互作用按其基本性质可
分为四种: 引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和
弱相互作用. 以上热点均属电磁学和生命科学的交叉, 这
不是偶然的. 目前我们可预测出广义电磁学( 包括光辐射、
热辐射在内的) 和生命科学交叉的前景.
由其积极影响和消极影响,生物电磁学应运而生。
生物电磁学是生物物理学的一个分支学科, 主要研究的内容是电磁场的生物效应及其应用, 电磁辐射的生物模型及边值问题和电磁辐射安全卫生标准等。它主要研究电磁场的生物机理及其综合利用, 也已经成为一门涉及到物理学、电磁学、医学、生物学、电子技术及信息图象处理等综合性学科。
人们常用“热效应”与“非热效应”来描述电磁场生物效应。
热效应:当生物系统吸收电磁能量后,产生的属于温度变化范畴的生物学变化。
非热效应:当生物系统吸收电磁能量后,产生的不可归属于温度变化的生物学变化,也称为场的特异性效应。
生物电磁学的应用:
生物电磁学就是研究从直流电到远红外的电场、磁场和电磁场与生物系统相互作用的科学。
电磁场生物效应的利用涉及多个方面。主要体现在医学领域的身体检查和疾病治疗、磁化水对人体的保健作用、食品灭菌与食品保鲜、通过磁处理技术改善生物特性, 以及近年来利用磁细菌对环境污染的治理等项目。
医学检查技术:在基于电磁场的医学检查中,核磁共振成像技术和心磁图或脑磁图技术是两个最具有代表性的技术。
磁治疗技术:目前应用最广泛并取得不错疗效的磁疗, 是指脉冲电磁场对骨质疏松症的治疗。
微波杀菌与食物保鲜:微波技术作为一种现代高新技术, 已广泛应用于食品加热、杀菌、干燥、解冻、膨化、杀虫、灭酶等各种不同的加工过程中。
其它:磁场对农作物发芽、生长和结果的作用, 即在播种前利用磁场处理种子或在生长过程中施加一定的磁场可以影响农作物的产量;磁性肥料堆农作物都有一定的增产效果。
天线电磁辐射对人体的影响
随着移动通讯工具的大力应用,它造成的电磁辐射问题也日益得到人们的关注。特别是人们带的手机给人们带来的辐射最多。手机辐射分为基站辐射和机身辐射。
生物电磁学的量化基础是生物电磁剂量学。人们把作用于生物系统的电磁学量称为生物电磁剂量学量,简称剂量学量。
比吸收率SAR(Specific Absorption Rate):单位质量生物组织吸收的电磁功率与生物组织质量之比。
可用时域有限差分法来获取移动通信系统电磁辐射在人体内造成的SAR 值分布。
具体理论分析:
采用时域有限差分法分析电磁辐射问题,而采用时域有限差分法计算的基础是建立人体模型。
:利用医学成像建立人体结构模
型在生物电磁学的人体模型时多采用计算机断层扫描成像、核磁共振成像、或者生物切片来建立三维模型。
医学图像三维重建与可视化技术展现人体器官的三维结构与形态。医学图像的三维重建是将三维数据投影到二维图像显示器平面上,利用计算机图形学的原理和技术,通过使用光照、***、和旋转的方法