摘要：为开展电磁刺激技术在神经调控及神经修复中的应用研究,研制了一种适用于临床及动物试验研究的高频重复经颅磁刺激(rTMS)系统,并利用该系统研究了rTMS对神经递质的影响及对脊髓损伤修复的作用。高频rTMS系统的参数由相关理论分析和仿真计算确定。系统完成后,使用慢性rTMS对SD大鼠进行15d刺激,考察其对大鼠谷氨酸和γ-氨基丁酸能系统的作用。最后,将rTMS系统与踏车训练机同步,研究rTMS对临床脊髓损伤患者康复治疗的作用。测试结果表明:研制的rTMS系统频率为0～15Hz可调,八字(figure-eight)线圈最高磁感应强度为2.5T。动物试验结果表明:慢性rTMS能选择性地调节不同脑区谷氨酸和γ-氨基丁酸含量。临床试验结果表明,rTMS同步踏车训练治疗6周后,训练组患者的运动评分(ASIA)和脊髓损伤步行指数Ⅱ(WISCIⅡ)相比对照组高,两者具有显著性差异。由上述试验结果可知:1)研制的rTMS系统的刺激频率和磁感应强度满足设计要求;2)慢性低频经颅磁刺激可以在某些神经精神疾病类疾病治疗中发挥作用;3)不完全性胸腰段脊髓损伤患者通过经颅磁刺激同步踏车训练后,运动功能恢复可得到一定程度的促进。

摘要：为给环境磁场对人体健康影响的研究提供基础,设计并测试了一种用于动物长期曝露实验的大型工频磁场曝露系统。首先通过分析计算2个方形载流线圈的磁场分布确定了产生特定均匀磁场的电磁参数。据此设计、制造出的4组磁场曝露系统均为一对间距2m、边长5m的正方形线圈。计算和测试表明:制造的线圈内,磁场强度在目标场值±10%范围内的工作区域约为4m×4m的正方形,比使用Helmholtz线圈时的工作区域面积增加56%;采用双线双绕方法制作的对照组和磁场组线圈具有相同的形状和电流,可消除线圈散热和电源噪声等因素对实验的影响;采用无功功率补偿的方法降低了电源的输出电压,可以节约成本。结果表明所设计的工频磁场曝露装置可以用于长期磁场曝露对动物健康影响的实验。

摘要：目的:设计和实现符合实验要求的经颅磁刺激系统,并对磁刺激系统的各主要参数进行量化研究。方法:利用储存电能的电容器对线圈放电产生强脉冲磁场的原理,设计了磁刺激系统的电源电路和刺激线圈,并利用单片机实现了对电路的控制。测量磁刺激系统的感应电场分布等主要参数,进行了量化研究。结果:分别对圆形线圈和八字线圈进行了测试。其中圆形线圈的内外半径各为1cm和5cm,共20匝,电感为21.5μH,电阻为12.8mΩ。八字线圈的内外半径各为3.5cm和5cm,一个线圈有7匝,电感为17μH,电阻为24.6mΩ。实际测试结果与仿真计算结果都表明,作者设计的磁刺激系统各项指标均满足经颅磁刺激实验研究的要求。结论:该套经颅磁刺激系统可应用于临床应用研究和生物学实验研究。

摘要：人体通信是一种利用人体作为信号传输途径的新型非射频无线通信技术,被设计用于进行医疗传感器网络间的通信。在2012年批准的无线体域网标准IEEE802.15.6中,人体通信与窄带通信、超宽带通信一同被规定为搭建无线体域网的三种方法。人体通信依据耦合方式的不同可分为两种基本类型:电容耦合和电流耦合。文中首先对这两种类型的人体通信原理进行了介绍;之后详细说明了人体通信技术的产生、发展及现状,并通过与其他技术的对比总结了其优势与不足;最后指出了其未来发展的3个重要方向:植入式设备的人体通信、人体通信无线供能和磁场耦合式人体通信。

摘要：随着微机器人的发展,磁性微机器人凭借其能源供给的优势得到广泛应用。由于研究对象不断向微细化发展,本文结合显微镜环境设计了一种用于磁性微机器人的外磁场调控系统。本系统主要由上位机、磁场控制模块和图像显示模块三部分构成。磁性微机器人是通过线圈装置产生的外磁场来控制的,本文设计的线圈装置能够在线圈中心40mm×30mm的平面区域产生0~1m T的沿水平方向的静磁场和频率为0~50Hz、幅值0~1m T的旋转磁场,能够实现对磁性微机器人直线运动和旋转运动的控制。本文使用BX53显微镜对磁性微机器人的运动进行放大,实现其运动的实时显示和追踪。本文还编写了一套控制软件来实现上述控制功能和实时显示功能。

摘要：肝衰竭是一种病死率可高达80%的严重疾病。过去的几十年中,研究者们已经研发了多种可提供肝衰竭病人暂时肝功能支持的人工肝系统(BAL)。生物反应器是生物人工肝的核心部件,其中有着许多复杂的流体动力学问题。近年来,随着计算机技术的快速发展,基于计算机的流体动力学仿真被用于生物人工肝研究并取得了令人瞩目的成绩。仿真研究为生物反应器的进一步优化设计提供了条件。本文就计算机仿真在生物反应器优化设计中的关键问题进行了详细综述。

摘要：针对SD大鼠实验中线圈缺少冷却系统的问题,本研究通过电磁场仿真的方法优化线圈形状参数,设计了一套线圈液体冷却装置,通过传热分析确定液体流速与线圈表面温度的关系。在实验中对组装好的线圈进行感应电场和温度测试。实验结果表明本研究所制作的线圈感应电场参数与仿真参数相匹配,能很好的作用在实验动物上;冷却系统具有良好的冷却效率,在常温液压油冷却下,线圈表面温度能稳定在45℃以下,且其电阻并未出现较大变化,表明本研究研制的带有冷却装置经颅磁刺激线圈系统,可以满足较长时间重复刺激的要求。实验结果为重复经颅磁刺激动物实验及其未来应用提供重要的科学依据。