不可逆电穿孔时组织电导率变化对电场和温度的影响

为了研究不可逆电穿孔过程中组织电导率对组织内电场分布及温度的影响,采用有限元分析软件COMSOL建立了小鼠肝脏的球形肿瘤及椭球形肿瘤的数值模型;通过改变组织的电导率,得到肿瘤及正常组织内不可逆电穿孔电场、温度的分布情况。结果表明:组织电导率随着穿孔过程的发展逐渐增大。组织电导率变化前后,2种肿瘤模型中的各项数据如下:1)不可逆电穿孔电场消融的肿瘤体积与肿瘤总体积之比分别从0.867 7升至0.927 0(球形肿瘤)以及从0.451 1升至0.772 1(椭球形肿瘤);2)不可逆电穿孔电场造成正常组织损伤的体积与肿瘤总体积之比分别从0.745 9降至0.678 2(球形肿瘤)以及从0.816 4降至0.603 6(椭球形肿瘤);3)温升1℃的正常组织的最大体积只有肿瘤体积的1.16%,说明正常组织的温升对组织整体温度变化的影响较小。因此,组织不可逆电穿孔过程中,增大电导率能在促进电脉冲对肿瘤的消融效果的同时减小其对正常组织的损伤,且脉冲作用造成的组织温升不会造成组织的热损伤。     

不可逆电穿孔对兔组织阻抗的影响

为了研究不可逆电穿孔对生物组织阻抗的影响,探究了阻抗变化与不可逆电穿孔机理之间的关系。以新西兰大白兔的多种组织作为对象,对其施加μs级高强度脉冲电场,测量、计算了组织阻抗值的变化。实验采用脉冲参数为:幅值2 250 V,脉冲脉宽70μs,重复频率2 Hz,脉冲总数90个。实验结果表明:生物各组织发生不可逆电穿孔时,其阻抗均减小;随着脉冲作用时间增加,阻抗趋于稳定,但在41个、61个脉冲作用后分别停止5min后阻抗明显恢复,说明可逆电穿孔比例仍较大;随着脉冲电场强度和作用时间的继续增大,不可逆电穿孔数量和程度迅速增大,直至组织阻抗达到最小值;停止施加脉冲电场后,组织阻抗增大,即部分电穿孔自恢复。     

基于电磁感应原理的PCB非接触验电器研究

验电器主要作用是验证物体是否有电,并给予操作人员灯光、声音或显示等指示,保证操作人员可靠识别物体的带电情况。在电力系统中,验电器是用来验证高压设备或导线的必备安全工具。常规的验电器一般需直接接触带电体才可确认是否有电,操作难度较大且安全性较低。为此,根据电磁感应的原理,设计了一种非接触式的验电器,能快速安全可靠地对线路进行验电,并通过试验对该验电器的功能进行了验证。     

含分布式发电的配电网安全风险评估的研究

随着分布式发电技术快速发展,分布式电源在配电系统中的渗透率越来越高,与此带来的安全影响不可忽视,需要进行有效的安全评估。提出了基于层次分析法的综合评估算法(CEA-AHP),该算法通过建立分布式电源接入电网的节点模型,结合配电网灵活的结构特性,利用效用理论,从低电压风险、负荷过载风险和失负荷风险三个方面对该类配电网进行安全风险综合评估。采用IEEE33节点配电系统,通过对原配电系统、加入DG后配电系统及切除部分联络线后系统进行分析验证,表明该算法能够准确反映同一假想故障不同重构方案下和不同假想故障下电网安全性的相对高低,为含分布式的配电网安全风险评估、检修和规划提供可靠参考。     

基于微带传输线的生物溶液处理用纳秒脉冲电场发生器研制

研究纳秒脉冲电场生物学效应需要相应的高压纳秒脉冲发生器。为此,基于微带传输线与固态开关技术,通过波传播过程分析阐释了Blumlein型微带传输线方波的形成原理;采用CST微波实验室仿真分析了微带传输线充电过程中的电场分布;制作了小型化的纳秒脉冲发生器样机,并搭建测试系统对其进行了性能测试。结果表明,在电转杯负载端得到的纳秒脉冲电压幅值在0~2 k V内可调(即对间隙距离为1 mm的电转杯负载,电场强度在0~20 k V/cm内可调),脉宽为100 ns,上升沿约为20 ns,重复频率在0~1 k Hz内可调。     

考虑风电接入不确定性风险下的电网安全经济协调规划

文章围绕电网规划的经济性和安全性,通过将安全风险转化为概率可用传输能力指标,并加入到目标函数中,建立一种考虑风电接入风险的电网安全经济规划模型,同时在模型约束条件中考虑N-1安全约束,从而实现电网综合效益的最大化.最后,通过运用改进小生境遗传算法实现求解,寻求风电接入电网不同模式下的最优规划方案,通过实际算例验证了规划模型及算法的适用性.     

毫秒脉冲磁场作用下细胞内带电粒子的受力分析

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。     

基于非平衡Blumlein型多层微带传输线的高压纳秒脉冲发生器

为制作生物医学用小型化、紧凑型ns脉冲发生器,结合非平衡Blumlein型多层微带传输线和固态开关技术,研制了一台基于非平衡Blumlein型传输线的全固态高压纳秒脉冲发生器。通过波传播过程分析非平衡Blumlein型多层微带传输线方波形成原理;介绍了相关固态开关的控制时序及其"截波"策略,以此实现50~100 ns的方波脉冲脉宽可调;阐释了非平衡Blumlein型多层微带传输线系统的负载阻抗可变的相关原理;并研制了一台小型纳秒脉冲发生器以进行相关性能测试。最终,在50Ω负载下的纳秒脉冲电压参数:幅值0~2 k V可调、脉宽50~100 ns可调、重复频率0~1 k Hz可调,上升时间约20 ns;此外,测试了500Ω负载下输出的纳秒脉冲电压幅值约为充电电压的2倍。