无线电能传输系统电磁辐射对生物体安全影响研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengxianwei1986
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无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术的应用使得用电设备摆脱了导线的限制,仅仅依靠电磁场的作用便可以从电源侧获取能量,具有较高的灵活性。无线电能传输技术的发展给电能传输领域带来了巨大的变革,但随之而来的是人们对其电磁辐射安全性的担忧,多项研究表明不同类型的电磁辐射会对人体产生不同程度的损害,因此保证电磁辐射的安全性,消除公众对无线电能传输系统电磁辐射安全性的疑虑,是关系无线电能传输技术能否走向商业化的关键问题。本文采用仿真计算和生物实验的方法,从电磁场仿真计算、生物组织结构、在体神经电生理学等角度分析健康成年小鼠受到无线电能传输系统电磁辐射干预后健康指标的变化,以研究无线电能传输系统工作时的电磁辐射对生物体的安全影响。本文主要工作如下:(1)介绍了磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作原理,采用有限元仿真软件建立了谐振线圈模型,计算了系统参数,分析了系统的空间电磁场分布,为研究无线电能传输系统电磁辐射对生物体安全影响做了基础分析工作。(2)利用CT扫描数据通过逆向工程构建了小鼠及其主要器官模型,计算了小鼠位于无线电能传输系统不同位置时体内感应电场强度和温升。开展了为期12周的电磁场曝露动物实验,将实验后的小鼠解剖,采用苏木精—伊红染色法(hematoxylineosin staining,HE)制作切片,观察了小鼠主要器官组织结构的变化。采用酶联免疫试剂盒(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测了免疫因子和性激素含量的变化,将生物实验结果与仿真结果进行了对比,两种结果均表明当小鼠处于无线电能传输系统电磁环境中时肝脏所受的影响最大。(3)采用在体光纤记录技术,记录小鼠曝露于电磁环境中1周、2周、3周和4周后海马齿状回(dentate gyrus,DG)颗粒细胞的钙离子荧光信号,从颗粒细胞神经集群的神经放电角度,研究了无线电能传输系统电磁辐射对小鼠神经兴奋性的影响,结果表明电磁辐射对小鼠海马DG区神经元钙信号的幅值和持续时间存在一定的影响。
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